STM32 ADC内部原理

01

前言

) c- b0 ?+ e& P5 m0 Z) W
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。

02

SAR ADC内部结构

' ~6 |: \; G" ?1 a
STM32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。
9 j7 O# `" D& ~
- L" H, q, H8 J# j5 `5 A
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
! T" O9 o$ y+ R
( g% B9 L: ~. ?) q! B0 U8 x4 C% ?
2 k2 O: E2 s, Z( d. x>>SAR切换电容ADC的基本原理（10位ADC示例）
8 x: X; @2 K7 B) V2 |带数字输出的ADC基本原理图
1 W. _" \: M/ T- s

3 r4 E5 Z+ d% q% H: \- L: I

>>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
6 k& W" W: \5 v9 S

>>保持状态
- p# C* M, R' i. s& W) a$ x8 q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。

! r$ h/ \; S( S5 U) X/ _>>逐次逼近
1、第一个逼近步骤。S1切换至VREF。VIN与VREF/2比较
. X* Q. B4 B0 i

" G6 y- V8 p( N1 D  U2、如果MSB = 0，则与¼VREF进行比较，S1切换回接地。S2切换至VREF。

3、如果MSB = 1，则与¾VREF进行比较，S1保持接地。S2切换至VREF。

. @6 U: U* X; C8 }

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。
# ~+ P1 Y* H3 i$ p. S5 g4 K' f