STM32 ADC内部原理

01

前言

( a, _) w$ m, l# D% F- s  m8 ]+ T
* n+ V% A: x$ U  s用了这么久ADC,从没细看过ADC的内部原理和如何获得最佳精度，今天看到一篇ST的官方文档讲的不错，这里整理分享给大家。
: x; F, P  W4 e- V

02

SAR ADC内部结构

1 _* S: N8 x7 aSTM32微控制器中内置的ADC使用SAR（逐次逼近）原则，分多步执行转换。转换步骤数等 于ADC转换器中的位数。每个步骤均由ADC时钟驱动。每个ADC时钟从结果到输出产生一 位。ADC的内部设计基于切换电容技术。
- T8 y/ C1 j9 k2 e6 n
: G; @, X4 |4 Z. u
下面的图介绍了ADC的工作原理。下面的示例仅显示了逼近的前面几步，但 是该过程会持续到LSB为止


+ \& o; j- ~2 C& V6 z>>SAR切换电容ADC的基本原理（10位ADC示例）
带数字输出的ADC基本原理图

. A( F4 h1 {' B# ~

>>采样状态
采样状态：电容充电至电压VIN。Sa切换至VIN，采样期间Sb开关闭合
8 N2 r: {1 ~1 T8 ?

>>保持状态
' E) k+ J+ `- r% Y) R保持状态：输入断开，电容保持输入电压。Sb开关打开，然后S1-S11切换至接地且Sa切换至VREF。
4 j1 i( g# q. ]$ r

% ?4 d8 J2 _/ J/ _  R>>逐次逼近
( q0 \. N- i% U( O( \- s/ Z+ x5 \1、第一个逼近步骤。S1切换至VREF。VIN与VREF/2比较

) d' r2 w7 @/ n8 u2、如果MSB = 0，则与¼VREF进行比较，S1切换回接地。S2切换至VREF。

2 W* |3 {4 Z; E6 |; |

9 ]& c' \' A5 o" n1 s3、如果MSB = 1，则与¾VREF进行比较，S1保持接地。S2切换至VREF。

% D; Z8 j: V0 c  t7 k) A; e# i$ W重复如上步骤，直到LSB为止。可以简单理解为二分法逐次进行输入电压与参考电压的比较。首次于VREF/2比较，下次比较根据上次比较结果决定，如果MSB=1则与¾VREF比较。如果MSB=0则与¼VREF比较。后面决定与1/8VREF 3/8VREF、 5/8VREF、 7/8VREF之一做比较。循环直到输出LSB为止。
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