一、ADC内阻与与分压电阻形成并联效应

前面的输出电压是在理想状态下计算得到的，默认ADC引脚完全开路，后级负载电流为0，分压输出仅由R1、R2两个外部电阻决定。实际上在ADC引脚内部存在等效输入电阻R_ADC，典型值在几十kΩ到上百kΩ区间，会和外部下分压电阻形成并联效应，直接拉低实际输出电压。

下面通过NI Multisim进行仿真验证。图1为ADC并联效应仿真验证电路原理图。

图 1 ADC并联效应仿真验证电路原理图

图1中上分压R2是10kΩ，下分压R1是3.79kΩ，输入电源V1是12V，按照理想开路的分压公式计算：Vout = 12V × R1/(R1+R2)，算下来刚好是约3.3V。

图1中的R3表示ADC内部的等效输入电阻，这里设置为10KΩ，在实际工程应用中，以ADC的实际等效输入电阻为准。现在R3和下分压电阻R1是并联关系，等效后的下阻变成了3.79kΩ // 10kΩ ≈ 2.75kΩ。重新计算实际输出电压，你会发现Vout直接掉到了2.6V左右，和理想的3.3V差了快20%，这就是很多人做采样时“明明算对了分压，读出来的数值就是不准”的核心原因。

图2 运行并联效应仿真验证电路

图2中由于ADC内部等效输入电阻R3的存在，实际输出电压为2.587V 

二、调整分压电阻大小，减小内阻影响

在ADC内阻不变的情况下，可以把R2、R1 等比例缩小（例：R2=1k，R1=379Ω，分压比例不变）分压总电阻远小于 ADC 内阻，负载误差大幅降低。

图3为调整R2和R1阻值后的验证电路。

图3调整R2和R1阻值后的验证电路

从图3可以看出，调整R2和R1电阻后，Vout输出电压恢复到3.21V。

_{为什么等比例降低R2和R1电阻，会减小负载误差呢？}

我们可以把分压电路想象成电池（理想分压电压）串联一个内阻，给 ADC 这个 “用电器” 供电。

注意两件事：

1、R1、R2 按同样倍数缩小，分出来的目标电压不变，就好比电池标称电压不变。

2、但这个 “虚拟电池” 自己的内阻会跟着变小。这个内阻就是 Rout=R1//R2（即R1和R2并联后的等效电阻）。R1、R2 明明是串联，为什么等效输出内阻是 R₁∥R₂（并联）？，看后面的知识点。

3、ADC 就相当于接在电池两端的一个固定电阻负载，ADC 本身不变，它的内阻固定不动。

依据戴维南模型：理想电压源Vth串联电源内阻Rout，外接负载RL。

负载两端电压：

但是无限制减小电源内阻是有代价的，真实电源，内阻变小往往意味着输出电流能力变强，静态耗电更大。

回到前面的分压电路，R1和R2的等效电阻变小，直接从 12V 电源抽走更大电流，电源功耗显著增加。

• 原始回路电流：I=12/(10k+3.79k)≈0.87mA
• 缩小 10 倍后：I=12/(1k+379)≈8.7mA}，功耗翻 10 倍。

因此分压电路不能把分压电阻做的很小，耗电太快。

三、知识点

R1、R2 明明是串联，为什么等效输出内阻是 R₁∥R₂（并联）？

R2、R1 对V1 电源来说，确实是串联，电流流过 R2 再流过 R1。ADC 接在中间节点与 GND 之间，我们看的是中间节点 → GND这个端口的输出内阻。

戴维南输出内阻的规则：

把外部独立电压源短路（V1 短接，V1 + 直接连 GND），再看从输出端口看进去的电阻。

把电源V1短路后：

R2 的上端直接接到 GND，R2 下端接 ADC 节点；R1 上端接 ADC 节点，下端接 GND。此时 R2和R1 的两端都共同接在【ADC 节点】和【GND】之间，两个电阻变成并联关系！

图5给出了电源视作短路后的分压电路。

图 5电源视作短路的分压电路

这就是串联分压网络，输出内阻却是两电阻并联的根本原因。