【中文文档】AN4207_STM32F37x、38x的SDADC入门指南

STMCU-管管 · 2019-04-03T02:28:35+00:00

STM32F37x/38x SDADC （Sigma-Delta ADC）入门. B9 H; i3 J; y* Q 1 R: M: h3 y; \0 `- i; i 前言 O6 ~9 M6 V% R0 ]' u - C; {! J5 ^9 W. r7 A1 CSTM32F37x/38x 系列微控制器整合了带有 DSP 与 FPU 指令、工作频率为 72 MHz 的 32 位ARM Cortex-M4 内核和高级模拟外设。 6 ^# s" M b: v) J% Z : a2 }/ P/ h: F+ I {此系列是 Cortex-M4 内核和精确 16 位 Sigma-Delta ADC 的结合。 : A5 g( y% s& ?. D8 G$ c& T2 ?; p$ s/ g 本文概述了 SDADC 的主要特性，并演示了怎样在各种应用案例中使用 SDADC。本文用举例的方法演示了四个应用案例。 * j; A! e& _2 e! ~* Z% x* @5 w& G8 h. O3 Y- n5 |7 f: T. ~ 1. 使用 PT100 的温度测量 + S$ E3 w% G( _* C2 { ; j) L/ e; p6 e3 o5 {2. 使用 MPX2102A 的压力测量 $ j& \0 q7 f: `/ Y* q% ^ 0 I& h* [; y8 T- ^ 3. 录音机 ! ]5 D: {) M8 n) N. [% _# P- j3 V' k 4. 心电图（ECG）捕获 " q. L3 z3 z" }" g7 s 7 j' X# ?0 b# d8 G. G2 Q' A为帮助您快速上手，四个应用案例都用 C 语言实现，并作为 STM32F37x/38x DSP 和标准外设库包 stm32f37x_dsp_stdperiph_lib 和 STM32373C-EVAL 演示固件包 stm32373c-eval_fw.的一部分 & |4 w A9 D( o2 M: m & n% q, o1 i6 W$ A- ^+ \ G" x请注意，本文并不能取代 STM32F37x/STM32F38x 参考手册 RM0313 中的 Sigma-Delta 模数转换器（SDADC）一节。 3 D5 i2 k2 G' L% B* S . ]4 L" ~: h0 W! O1 \本文中给出的所有数值仅作参考。请参考相关的数据手册以获取有效的最新数据。3 w0 z4 q) C- _3 L! l) E ' V% J' ]0 O1 x. h& K , c F% @$ o. L- Q) b: q7 @: }* o1 sigma-delta 转换器基础 ! m1 u, h" s d) p+ A5 o ( p3 \3 m: E0 e: W! B' ^Sigma-delta 转换器又称过采样转换器，它包含两个基本电路：调制器和数字滤波器（图 1）。在调制器中，输入信号被加至数模转换器（DAC）输出的负反馈信号。通过集成电路之后，信号的差值到达比较器的输入（1 位 ADC），在此与参考电压比较（比较器作为 1 位量化器工作）。比较器的输入信号（1 位 ADC）控制着 1 位转换器，到达数字滤波器的输入。数字滤波器降低流速，将 1 位的流转换为 16 位的字。使用的滤波器拓扑确保了低通的阶为 Sinc³。9 w2 J6 j% P+ A5 | ; _/ h5 |8 ^1 J5 H' V9 E 7 K7 r0 G/ n! M1 X* @+ L& o2 16 位 SDADC 概述1 s/ M+ M$ n6 x% A7 B3 b 2.1 主要特性% x7 i2 S: k1 Q @4 x STM32F37x/38x 器件具有三个嵌入式 Sigma-Delta 模数转换器（SDADC）。它们可以同步，且每一个都有下列主要特性： - K( |# }) b; X9 Y% O6 v ● 有效位数（ENOB）等于 14 位 . z) ^2 Z. \* G0 m ● 5 个差分输入对，或者 9 个单端输入，或它们的组合 & R- d! G" o- A$ M5 J4 ? ● 高性能数据吞吐量： $ c/ p ]$ ~: k' [5 R9 Q) X – 当在不同通道之间复用时，为 16.6 ksps 输入采样率 9 q, n0 k; e! a, E0 P – 单通道工作时为 50 ksps 输入采样率 ! {8 _) {+ J' p: o● 可编程增益：x0.5、 x1、 x2、 x4、 x8、 x16 及 x32 9 A* @, A: y7 E7 e& D/ q# j, U! s ● 可选参考电压：VDDSD、 1.22 V、 1.8 V 及 VREF 0 r" w( S5 B2 u9 | 2.1.1 时钟选择 B6 n) ]+ J/ _! B) u$ w: [: m SDADC 时钟由 SDADCCLK 提供，它按可选的倍数将系统时钟（SYSCLK）预分频：2、4、6、 8、 10、 12、 14、 16、 20、 24、 28、 32、 36、 40、 44 和 48。8 q+ o6 r& v# J9 z SDADC 的典型工作频率为快速模式下 6 MHz 及慢速模式下 1.5 MHz。 % r+ n$ \4 F+ W% U* ?示例： ) F9 @" N4 L" j& `2 E1 S- g9 t4 F 如果 SYSCLK 设为 72 MHz，则 SDADC 分频器应设为 SYSCLK/ 典型频率：快速模式：预分频 = 72 MHz / 6 MHz = 12低速模式：预分频 = 72 MHz / 1.5 MHz = 48 ' H' X9 G. r6 I4 j0 V2 S+ F2.1.2 输入模式 ' }( p+ }3 E! ]" PSDADC 有三种可能的输入模式，也可组合使用。 4 s) @& a8 D4 u7 C/ ], s ● 差分模式： 5 b& E* `! N0 s! @, ^, D● 单端偏移模式 : s6 o2 ]" _# I% I( `; [/ ?5 I+ Q, N ● 单端零参考模式( S' [# F3 ]3 \& ^ 差分模式 ' o+ w/ A) p( |: ~ U+ S$ n* {8 S当所用传感器产生的信号非常小，易受噪声影响时，推荐使用差分模式。当使用热电偶和桥式传感器（压力传感器）时，尤其如此。 4 ~) ^* K C) X( j, d4 c% P在差分模式中，SDADC 转换的是 SDADCx_AINyP 和 SDADCx_AINyM 的差值。结果可能是正值或负值，取决于哪个输入电压更高。9 I* U2 S# O. [) M5 [: a3 W5 y 注 : SDADC 无法测量负电压，并且每个通道的输入电压都必须在器件的电气极限之内。输入范围为 [-Vref/(2*gain), + Vref/(2*gain)]，转换值范围为 [-32767, +32767]" H) M- f2 R! D# g7 d' D ........... , Z% M' u4 i0 K2 A, l想了解更多，请下载原文阅读下载地址1>> 下载地址2>> 更多中文文档>> 9 F. {' A! L5 ?

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STMCU-管管发布时间：2019-4-3 10:28

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STM32F37x/38x SDADC （Sigma-Delta ADC）入门

前言

STM32F37x/38x 系列微控制器整合了带有 DSP 与 FPU 指令、工作频率为 72 MHz 的 32 位ARM Cortex-M4 内核和高级模拟外设。

此系列是 Cortex-M4 内核和精确 16 位 Sigma-Delta ADC 的结合。

本文概述了 SDADC 的主要特性，并演示了怎样在各种应用案例中使用 SDADC。本文用举例的方法演示了四个应用案例。

1. 使用 PT100 的温度测量

2. 使用 MPX2102A 的压力测量

3. 录音机

4. 心电图（ECG）捕获

为帮助您快速上手，四个应用案例都用 C 语言实现，并作为 STM32F37x/38x DSP 和标准外设库包 stm32f37x_dsp_stdperiph_lib 和 STM32373C-EVAL 演示固件包 stm32373c-eval_fw.的一部分

请注意，本文并不能取代 STM32F37x/STM32F38x 参考手册 RM0313 中的 Sigma-Delta 模数转换器（SDADC）一节。

本文中给出的所有数值仅作参考。请参考相关的数据手册以获取有效的最新数据。

1 sigma-delta 转换器基础

Sigma-delta 转换器又称过采样转换器，它包含两个基本电路：调制器和数字滤波器（图 1）。在调制器中，输入信号被加至数模转换器（DAC）输出的负反馈信号。通过集成电路之后，信号的差值到达比较器的输入（1 位 ADC），在此与参考电压比较（比较器作为 1 位量化器工作）。比较器的输入信号（1 位 ADC）控制着 1 位转换器，到达数字滤波器的输入。数字滤波器降低流速，将 1 位的流转换为 16 位的字。使用的滤波器拓扑确保了低通的阶为 Sinc³。