问题
  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！

供电方案
, B' G/ x+ [" z8 }  {: W7 b  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。
5 ^4 d7 u, \7 pVBAT： 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。
VREF- 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。

下面以 STM32F1 和 STM32F2 的 MCU 比较来具体看看。供电架构如下图所示：
7 _9 |. o$ D  R
* ~, v5 N/ s; K& s4 M' S

* f5 k/ d4 w- [3 [不同的供电所管理的供电域
8 J6 u6 w8 h, \% V$ e, a
8 R0 A  k: ^( H* z$ A) t

供电电压范围



4 z+ l0 Y* P4 ~& j5 UVCC： C=circuit 表示电路的意思, 即接入电路的电压
" b: D5 m, n: a/ D- {4 P0 KVDD： 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！

* R7 s( ^# `1 j. c9 n, a电源引脚连接
. e# B7 j8 B# j5 K  h' r, x! ?VDD 引脚外接去藕电容连到外部稳压源
: V3 Q  F+ z$ `5 w  b& k, b4 }一个最小值4.7uF、典型值 10uF 的钽电容或陶瓷电容
' D# V) p! ~- b8 t8 T) H: m每个 VDD 引脚再接一个100nF 的陶瓷电容
6 ?& x! ?: x# Y/ \: t. FVBAT 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
7 Y; b& n: c9 V3 ?VDDA 引脚外接两个去藕电容
一个 100nF 的陶瓷电容
1 x& o3 G3 R, J1 Q  o一个 1uF 的钽电容或陶瓷电容
" u' }0 r( D5 q' t8 p' f3 BVREF+ 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
9 i# T% b6 t+ ?6 T  q, V- K特殊封装上，可外接 1.2V 电源来旁路内部主电压调节器



& J% N4 @; @9 k& l, S* C* u7 A& T
ADC的参考电压
) F$ H3 P, w0 }: f( `3 J# ~  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
: k9 h' _6 w9 N
; x* t4 Y' f5 e5 |8 t" B

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。
# Q6 ~( ~6 a0 t9 l6 f1 y+ C
  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。
9 z4 J+ L) m& g( P5 K( x; G
% P& G; n; M& |- @, t" h* P
( G+ |# W" O+ v( R4 k) S
6 u# q4 ~0 i5 h% B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。

7 V% b" s, i# w0 h! W2 f内部参照电压
# X) E. e& c- e# F/ }& `  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？

  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：
+ Q. p* Q# M) m/ Y/ i+ I

( e. h/ d6 d! T* D1 X! D& @8 Q
3 n7 ]5 Q# j+ _" k/ g- f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：


9 ^0 y- e: u; B  j' P3 R
4 g$ u! i* w* b" `& |1 J& \8 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

3 y5 ~$ s4 M5 v) i; }# `! A2 a8 t
  c; D$ g5 z/ p
  E! n, c& l3 V$ K. o) o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！

  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。

0 H  P; l2 N$ j9 u" w  B

% Q  }5 P7 |% [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！
  P; p  {: G1 {/ m2 j
; _- r: n+ ^: W1 u) o. `
" J& @! d5 }) l* L0 t& k
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


2 M' ^! D4 T: Q6 O6 z3 U2 c5 H3 U
6 T' f( _; a# A& @6 [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
: Q: `& U' X' [) Y. s# V$ a2.我们自己通过配置将 VREFINT 连接到 ADC：VREFINT = VDDA * (VREFINT_DATA / 4095);
: y6 ]" U2 Y; y8 ^3 M% O' G; @8 v+ e# M3.因此，VDDA * (VREFINT_DATA / 4095) = 3.0 * (VREFINT_CAL / 4095);
4.VDDA = 3.0V x VREFINT_CAL / VREFINT_DATA

ADC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）
6 P/ C2 e- j6 _, b

& u; \2 y' L, ]
+ `/ b  |5 n* l+ c$ nTconversion取决于转换精度：RES@ADC_CR1，降低转换精度可提高转换速度
- M' B, p5 |, r4 f# Y7 b

% K2 e( I+ W$ y) U1 s; D
ADC总转换时间为：Ttotal = (SMP + RES) * ADCCLK
) T2 w+ G1 t6 jSMP：采样时间，需要和外部输入阻抗搭配
0 H! i9 ~) i* G( u+ v2 r. `RES：转换精度，降低精度可提高速度
ADCCLK：ADC模块工作时钟
ADCCLK = APB2时钟分频(2,4,6,8)
& W4 _9 B4 I8 E! H; n/ OADCCLK最大值还受限于工作电压
VDDA=1.8~2.4V fADCmax = 15MHz
  z' Z: z" [) R# E. J  _) KVDDA=2.4~3.6V fADCmax = 30MHz

0 E: f: l  o- X
6 `/ R; u6 e2 E* e1 }4 @: v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！！！
/ C" }+ Z8 S3 {9 e0 {. p
9 @/ }* h  [" B温度传感器
8 `( j2 @9 `2 D& R. Q9 ]

2 |& j" X# I/ }- ]6 W
Vbat
' F! O5 Z# S; L5 i4 y1 w  n; B
0 U9 K9 ?+ ]' c" ?6 ?- W5 \! `
: J6 V. L5 h6 W7 g3 j4 }& k  @
VREFINT

7 y6 }+ V0 K8 {5 m- q% H
' [- c. W) M, I# c. A
- k& V! I2 F! f! c+ N' c" J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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