问题
6 m8 D4 U; }/ ~' v! O) S" b& `1 `  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！

# n& e  B: |, e4 y: L( }供电方案
4 t# P3 L* A1 N2 S( ]8 I. z  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）：
VDD / 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.
VDDA / 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
" h& v! @" |2 [) o6 Y4 d& CVREF+ / 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。
# o% y8 r9 D5 NVREF- 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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4 h# a" }0 B7 u' d; s; S9 K# Q. o下面以 STM32F1 和 STM32F2 的 MCU 比较来具体看看。供电架构如下图所示：

8 B. d  E) g6 _+ P' o, I: a- u
; h, q$ D# E$ ?
* c  S7 |# Z6 O' b% ]不同的供电所管理的供电域

: Y6 j- Y% K, [. |
* r3 v5 R, H" V9 J2 R
3 l: L2 e8 t) S- S8 Y4 b5 u供电电压范围


1 ~6 o6 s5 e& V: O6 k* e
$ l/ [0 U' Z4 y+ I& m' L  A8 gVCC： C=circuit 表示电路的意思, 即接入电路的电压
VDD： D=device 表示器件的意思, 即器件内部的工作电压;
VSS： 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！

电源引脚连接
0 I- ~; ], w, F- H. ]( L- d; p" i( r+ CVDD 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
4 k) d4 j9 s/ T; Y) }每个 VDD 引脚再接一个100nF 的陶瓷电容
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
VDDA 引脚外接两个去藕电容
6 Y+ D/ [( u* v3 ?3 A/ Z一个 100nF 的陶瓷电容
一个 1uF 的钽电容或陶瓷电容
; h& u) y" `/ o# l0 U( WVREF+ 引脚连到 VDDA
若有单独的参考稳压源连接一个100nF 和 1uF 的电容
VCAP1 和 VCAP2 通常只各连接一个 2.2uF 的电容
% ~5 S- G7 O, n, q) Z: M特殊封装上，可外接 1.2V 电源来旁路内部主电压调节器
' ?+ r  ^( J& t

5 T8 n8 q  D( w  a* D4 n3 p$ p
2 `8 e% @' X, |1 d3 M2 g
ADC的参考电压
' q% n* [* l- B" [8 F  c5 x  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

. _0 Q+ `9 J0 N; [5 j0 P7 r3 A& n

' [' ^/ F. M) }# ~# F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。
( P' T1 \0 F8 t8 G5 k. m' b( ^7 m
2 B, |) t7 f' u' v& D  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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" n: I  H; d! g: f, h6 p9 T7 \  V* e, @

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。
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' \! ^$ j& Z* m  \; h: V内部参照电压
  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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" M1 n+ `; |, u/ e

4 A- f+ X" d( S2 S: {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：
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& p9 p2 k& L' r6 ]: j5 y, e

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



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！

7 U4 u1 Y% R; P/ Y0 P  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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% b, i9 s, H6 S; }4 M! P( i1 e
/ J8 J/ Q/ Y: U7 X) O  P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！


, O1 `+ [' W8 ?4 E
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 M' S# Z8 f! Q5 ]7 ~

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。
! N5 @' u/ E/ j: N1.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);
* b$ h. J' z  P3.因此，VDDA * (VREFINT_DATA / 4095) = 3.0 * (VREFINT_CAL / 4095);
4.VDDA = 3.0V x VREFINT_CAL / VREFINT_DATA
/ x/ L8 L. J8 P9 R  `# T% K
( S! _2 _1 i/ h0 K3 MADC转换时间
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）



+ K: H, i& u6 B7 \Tconversion取决于转换精度：RES@ADC_CR1，降低转换精度可提高转换速度
0 x5 T* b3 z" \5 Y# M/ j, |2 E
) ^: @- A; s6 S% z. 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
! q9 @& T/ y# d7 m1 R4 hADCCLK：ADC模块工作时钟
ADCCLK = APB2时钟分频(2,4,6,8)
0 v8 G' S. l3 T) l7 n$ kADCCLK最大值还受限于工作电压
; b7 i6 ~  x' E* u% ^* o  z9 }1 sVDDA=1.8~2.4V fADCmax = 15MHz
6 W2 X" @( P, B: y# HVDDA=2.4~3.6V fADCmax = 30MHz

, j: }; A/ K; p9 }- s# ]
/ z4 I$ V" e: C2 d3 ^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
/ D8 Y. @1 U+ p; u
2 d1 M9 T9 s  r
$ A& I# I; @- {
Vbat

& ]4 X  x, v+ R5 ^1 a
/ P8 F; m" f, e: O, X
. A/ D  K: Z1 j6 m: ?VREFINT



0 g( ^0 d, t# y- i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
( S2 M. J/ S& E" U7 m


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