问题
: N2 q5 h9 M5 e: U3 }, G' I# B! A' {% S  今天在使用 STM32F407 的 ADC 时遇到一个问题：ADC 的参考电压都是通过 Vref+ 引脚提供的并作为ADC转换器的基准电压（部分 MCU 没有 Vref+ 引脚）。当我们使用的 Vref+ 是直接取自用 VDD 电压时，当 VDD 电压波动比较大时或稳压性能比较差时，转换结果自然就不准确了！
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供电方案
" j: n, L0 ?9 q6 Q& V; e4 ?6 \5 J  MCU 的参考手册都会有一章节单独介绍 MCU 的电源管理，针对不同的 MCU（封装不同等）其外部电源如何连接也是有要求的，我们在 MCU 上一般都会发现如下引脚（注意不同 MCU 是有区别的）：
1 O# r8 |5 @& CVDD / VSS: VDD is the external power supply for the I/Os, the internal regulator and the system analog such as reset, power management and internal clocks. It is provided externally through VDD pins.
4 @) C- F! K4 P1 m  P9 z2 s8 XVDDA / VSSA: VDDA 是A/D转换器，D/A 转换器，参考电压缓冲器，运算放大器和比较器的外部模拟电源。 VDDA 电压电平与 VDD 电压无关。 不使用这些外设时，最好将 VDDA 连接到 VDD。
VBAT： 当不存在 VDD 时，VBAT 是 RTC，外部时钟 32kHz 振荡器和备用寄存器（通过电源开关）的电源。 对于没有专用引脚的小型封装，VBAT内部连接到了 VDD
VREF+ / VREF-： VREF+ 是 ADC 和 DAC 的输入参考电压。 使能后，它也是内部参考电压缓冲器的输出。当不使用 ADC 和 DAC 时，VREF+ 可以接地。VRE- 必须始终等于 VSSA。
/ ~  x  Q$ e6 Y! \6 B7 XVREF- 和 VREF+ 引脚并非在所有封装中都可用。 如果封装上未提供它们，则它们在 MCU 内部分别与 VSSA 和 VDDA 相连。
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8 o9 z% v, q3 v下面以 STM32F1 和 STM32F2 的 MCU 比较来具体看看。供电架构如下图所示：

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: X9 g- x3 L" ~4 }$ d" X% `" a不同的供电所管理的供电域
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供电电压范围
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* ~: J+ a, p% DVCC： C=circuit 表示电路的意思, 即接入电路的电压
" S( V* I+ y# P/ T' MVDD： D=device 表示器件的意思, 即器件内部的工作电压;
, H" ]) [, }2 v% OVSS： S=series 表示公共连接的意思，通常指电路公共接地端电压
STM32 的 VDDA 和 VSSA 不能悬空，复位模块和 RC 振荡器需要 VDDA 和 VSSA。否则无法下载程序！
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  E2 [+ T0 v/ F4 K! S电源引脚连接
VDD 引脚外接去藕电容连到外部稳压源
一个最小值4.7uF、典型值 10uF 的钽电容或陶瓷电容
. d: U! }8 l7 w: \, F$ I2 a每个 VDD 引脚再接一个100nF 的陶瓷电容
% t0 y- L+ g$ r$ O5 q) ]VBAT 引脚外接电池。若没有电池，推荐通过100nF的陶瓷电容连到VDD引脚
* @2 W* R. T/ a4 mVDDA 引脚外接两个去藕电容
) `7 v! \7 k2 a1 v( s3 M1 G' N. C一个 100nF 的陶瓷电容
一个 1uF 的钽电容或陶瓷电容
VREF+ 引脚连到 VDDA
; N/ S/ @- l. S. S4 K若有单独的参考稳压源连接一个100nF 和 1uF 的电容
1 v% {' |9 e- W" M% \5 H8 oVCAP1 和 VCAP2 通常只各连接一个 2.2uF 的电容
$ D1 Z: d* g: l2 i4 Q  }3 L6 i5 K特殊封装上，可外接 1.2V 电源来旁路内部主电压调节器
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ADC的参考电压
. P9 t1 e3 `0 B7 g  ADC 可以主要有连个电源： 供电电源 和 参考电源 。参考电源就是在转换数值时候的基准。在部分 MCU 的封装中，会有单独的一个 Vref 引脚，这个引脚就是提供参考电源的
. R! ^% `9 }' J+ p6 T
* e9 x8 b! X) b) Q; D( D

2 F, j( c: e% {我们可以把外部基准电压芯片（例如REF3133，输出的电压是标准的3.300V）连接到 Vref 引脚。一般 100 脚的 STM32 MCU（如上图STM32F4）都有 VREF 引脚。对于 100 脚以下的芯片，STM32 没有把 VREF 引脚引出来，而是直接在内部连接到了 VDDA 引脚。这样就导致了 ADC 的供电电源和参考电源实际是一个。

  Z5 P! Z7 C! R1 ~  注意，STM32 单片机上面有好多电源引脚，其中有若干 VDD 引脚，只有一个 VDDA 引脚，VDDA 引脚就是模拟供电引脚。不过，需要注意，VDDA 的电压不是随便定义的。例如，STM32F051 系列单片机就规定，VDDA 必须要大于或者等于 VDD 才可以正常工作，所以这时候，最好是给单片机 3.0V 供电，再给 VDDA 采用一个 3.3V 的基准电压芯片供电。
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" g3 L' I9 `8 U/ H( G" b+ y  [5 W* H
为啥会要求 VDDA 必须要大于或者等于 VDD？这是因为在 MCU内部 VDDA 和 ADC 的参考电压有联系。

内部参照电压
9 \8 O1 n$ n7 r7 ~2 P  以上两种方法都需要外加基准电压芯片，在实际应用中，往往是 VDDA 引脚和 VDD 引脚连在一起，而没有 VREF 引脚的片子，内部 VREF 有是和 VDDA 接一起的，这就到了整片子都是由电源芯片供电。这个时候如果要提高 ADC 转换准确性该怎么办呢？
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  针对上面这种情况，在每个 MCU 的内部，都有一个叫内部参照电压的东西。更关于该部分的介绍，位于对应 MCU 的 数据手册 中（不同MCU的 数据手册 介绍有多又少，同样是 STM32F0 的 数据手册 介绍更为详细），如下图：
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  ?6 S% h+ R& s: c# z5 B: {但是这个值有可能也是不准确的，那怎么办呢？ST 提供了一个方案：STM32 可以通过配置将 VREFINT 接入到 ADC 内部的通道，然后我们就可以测量 VREFINT 到底是多少。MCU 不同具体链接的 ADC 引脚也是不同的。下面是 STM32F4 芯片的参考手册的说明：

1 T  o# a* X' _) g( `- J- A
) ]/ a" `& B+ I7 T/ L& j! {7 e
' f( N& l' |& A( U, u" V2 F在 MCU 出厂测试的时候，ST 为我们提供了一个校准值，校准过程是在外部供 3.3V 电源，将采样内部参考的 ADC 值写入到 MCU 固定的内存中去的
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* I1 g+ Z6 ?6 n

& Q9 L  W  g& ^0 ~2 ]4 Q  P' P这样我们就可以用 ADC 实际采样，得到 VREFINT 的采样值，然后使用上面的校准值进行计算即可！

! [+ W, a; d* H: X  关于使用内部参照电压的具体方法，只有部分芯片的参考手册中才能找到（ 如下图是 STM32F0x ），其他 MCU 的参考手册都是很简单的几句说明。
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" x) \# f2 X4 i, V' P! @" i
更进一步，在计算其他通道的时候，我们就可以使用以上计算的 VDDA 来作为基准了！


3 r$ k& u! r3 v2 n7 S9 b) L
需要特殊注意的是，在不同系列的芯片中，以上是有区别的，例如以下是 STM32L476 系列的
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1 `2 N: H0 T) H$ D2 l6 f那么，VDDA = 3.0V x VREFINT_CAL / VREFINT_DATA 这个公式是咋么来的的呢？下面我们以上 STM32L476 这个图为例来推导一下。
1.ST 通过配置将 VREFINT 连接到 ADC 后，则有：VREFINT = 3.0V * (VREFINT_CAL / 4095); VREFINT_CAL 就是校准条件下的 ADC 采样值
2.我们自己通过配置将 VREFINT 连接到 ADC：VREFINT = VDDA * (VREFINT_DATA / 4095);
3.因此，VDDA * (VREFINT_DATA / 4095) = 3.0 * (VREFINT_CAL / 4095);
# P% L: C8 e; Q9 g4.VDDA = 3.0V x VREFINT_CAL / VREFINT_DATA
# v# z7 [7 r& }+ C+ m( [
* ^/ z  h. r- X0 B% t  P, IADC转换时间
) L' D& U5 J4 n; ?, |5 L在使用上面的方法时，必须要特殊注意ADC转换时间。否则采样值将出现较大偏差！先看看每个通道的总转换时间公式：每个通道总的转换时间 = TSampling + Tconversion

TSampling可配置：SMP@ADC_SMPRx，需要和外部电路的输入阻抗匹配（在对应的数据手册中会有详细说明）
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; G. T- u$ T+ J" hTconversion取决于转换精度：RES@ADC_CR1，降低转换精度可提高转换速度


& ], V5 Z+ F# e# ~3 F: d
ADC总转换时间为：Ttotal = (SMP + RES) * ADCCLK
SMP：采样时间，需要和外部输入阻抗搭配
RES：转换精度，降低精度可提高速度
5 s) s4 X* Y" C- x: v( zADCCLK：ADC模块工作时钟
ADCCLK = APB2时钟分频(2,4,6,8)
  ^/ I% _4 H1 v+ AADCCLK最大值还受限于工作电压
VDDA=1.8~2.4V fADCmax = 15MHz
VDDA=2.4~3.6V fADCmax = 30MHz


为什么要说ADC采样时间？因为上一节所讲的方法，对于采样时间是有限制的！！！

温度传感器
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3 @& y3 j- }/ Y, N/ i3 P( e
$ V9 `3 H, X$ D$ F0 X2 D
4 x& U6 ^7 s/ }1 ~/ S, eVbat
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7 Y( K, V7 t2 W& T% n
: _- D. v: E# n' b. k
VREFINT

  C4 l1 a! Q; n1 a9 I) T5 f; m
$ K2 v; N2 Q1 J* B$ G
关于采样时间需要和外部输入阻抗搭配，参看下图和对应的 数据手册
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