STM32 ADC内部原理

01

前言

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。
; ^' }+ @9 k# c4 H# P  ]6 z0 C

02

SAR ADC内部结构

0 A6 s1 X' P, H1 u' A
8 F" J" N/ ^) x' h1 Y' a/ WSTM32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。


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
7 L  K. d6 F8 N
0 J( L* N, k) n% k% f+ R
" |9 n9 R1 V* A0 m- j$ ]>>SAR切换电容ADC的基本原理（10位ADC示例）
0 ?* T- I7 z/ d+ v/ u带数字输出的ADC基本原理图
; Z4 d5 \+ h  T# n3 [

- M3 _0 N8 A8 `% p4 q>>采样状态
, J6 W+ R3 K! s! q, O/ l# X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
% r( K7 Q$ N& [* E$ Y5 d

  z% g* V2 b, B! s) ?+ B. U, z

>>保持状态
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。
9 O+ A# l3 ^8 m6 d; p5 v+ g9 }3 i

' ]2 ~1 z4 n& u* d8 o: z

1 l# u4 L& u$ F3 m: u>>逐次逼近
! [+ i2 ^# J' X/ M1、第一个逼近步骤。S1切换至VREF。VIN与VREF/2比较
- @# Q# o1 U8 n! n  W0 c. R8 q

' V0 h  b. S  d, c' n' P

2、如果MSB = 0，则与¼VREF进行比较，S1切换回接地。S2切换至VREF。
8 o% r# \6 S( @% X

3、如果MSB = 1，则与¾VREF进行比较，S1保持接地。S2切换至VREF。
8 F2 T( b4 u1 e

  P- S$ e" i" I5 g) v. e$ L( j

/ V! e! N/ L  J( r8 x+ H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。
3 x3 [" [4 v5 s! V7 Y