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STM32 ADC内部原理

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STMCU-管管 发布时间:2020-10-13 15:05
STM32 ADC内部原理
01
前言
2 W. S3 ?1 F: P4 Y+ ?+ t" h

; W# g7 x$ ?1 @# `/ O/ Y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。
8 h4 c- Y7 Y& p& W2 Z% O; V
02
SAR ADC内部结构
4 d* o  A- B4 X3 F4 ?* z5 V
9 z# [7 z" ^" o/ {
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 r6 T& p' H& I" t8 f' }# A3 j+ D8 g& f; N# B& y: i& v: e; D! ^
- P1 [& w, v" F* X9 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
# C6 y0 J, H0 C; M4 x% O4 g7 l1 {' O0 Y% a  r) F8 }) n7 A

+ S  x, R) \+ i>>SAR切换电容ADC的基本原理(10位ADC示例)7 E, u8 L) a+ X7 j& J/ g
带数字输出的ADC基本原理图0 K- q  b+ t, Q4 P
11.png
& R, o" t0 o3 Q# |" u
1 [0 [9 o5 e7 p. f6 z5 J6 u  ~
>>采样状态, l% z) o% W1 d( n
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! |! l  o( F3 T
12.png 0 ~/ ]- V9 S% a% P7 l' {# }: |
  H. _! z: U0 N8 h! |5 H3 t7 _
>>保持状态0 O  f# u6 k( D- e7 N3 {7 C
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。2 M" _+ {8 \& V( l/ T+ ~
13.png
& }2 f5 d& L' W0 Y/ Q$ r, K# {& f  F

5 n1 o& [( D6 U3 Q6 K>>逐次逼近
) `3 P1 T9 h6 O! z( o7 V; d' Y1、第一个逼近步骤。S1切换至VREF。VIN与VREF/2比较6 y$ ]  R# _$ P$ ^
14.png / @$ ?, U1 Q5 o  n* M/ x- r6 b
$ A4 i) [! n) f6 g
2、如果MSB = 0,则与¼VREF进行比较,S1切换回接地。S2切换至VREF。& O6 G/ R5 d+ d3 ^# r- b) o
15.png
' X' ]4 C& J+ J: Q1 w9 ?. Z

+ I* O( n& N7 M2 c' y0 u3、如果MSB = 1,则与¾VREF进行比较,S1保持接地。S2切换至VREF。8 S. ]2 S" T5 ~4 ]3 ?% y3 t. z0 Q/ L
16.png
* m/ S$ ]7 U. b, i; s2 r% T
3 w$ Y8 J4 X# P3 A6 i* |
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。
: u) f; H. L! v) `$ M% a& p( i" L& W, @+ I! e- {
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