STM32外设详解——ADC

来源：铁头山羊

基本概念

①ADC是模数转换器的统称，stm32f103c8t6内部集成了2个12位主次逼近型ADC，外设名称为ADC1、ADC2。

② 采样深度为12位意味着ADC可以将0~3.3V的模拟电压等比转换为0~4095的数字值（分割为2的12次方份）。采样深度表示用多少位二进制数来表示一个采样点，采样深度越深转换结果越精细。

③不同类型ADC的对比

④内部等效集成电路模型

采样原理

基本结构框图

 太复杂了简化一下

ADC有两种使用（触发采样）方式，常规序列与注入序列，外设检测到输入脉冲之后会开始采集。

采样时间与转换时间

逐次逼近型ADC的电压信号采样原理和使用砝码天平称重十分类似，砝码的来源是VSS引脚（夹带个私货，高精尖的东西推荐大家使用高精度基准芯片，而不是简单用Π型滤波器和VCC连上）。12位的二进制数值中高位的“1”就好比较重的砝码，低位的“1”就好比较轻的砝码。采样时间就相当于放重物的时间，转换时间相当于调整砝码的时间。

ADC的时钟源

从时钟树上可以判断出来，ADC1与ADC2外设挂载在APB2上。

但是出于对采样精度的考量，ADC和APB2总线之间隔着一个分频器，分频后ADC接收的时钟信号不能超过14MHz。注意ADC的采样时间与转化时间都是时钟周期的倍数。

计时方式

假设输入ADC的时钟频率就是14MHz，那么时钟周期就是1/14M=1/14us。如果我们设置采样时间为0.1us，那么就可以设置为1.5个时钟周期（1.5 cycle），转换时间也是同理。

转换时间的计算方式

固定值如上图片所示

采样时间的计算方式

“开关”、“电容”都是上述采样保持电路中的模型，电容两端的电压和充电电压之间存在误差，但是充电时间越长误差就越小，所以采样时间越长误差就越小。

但我们也不能无限延长采样时间，采样误差应该小于ADC分辨率的四分之一。

带内阻的信号源框图

由于采样保持电容和信号源内阻是串联关系，内阻越大充电电流就越小，充电速度也就越低，采样时间也就越长。

最佳采样时间计算公式：

其中Radc约等于1KΩ，Cadc约等于8pF，N是采样深度，此处为12，综上推导出：

简化运算的方法：把Ts转换成us的数值直接和ADC时钟频率的M数相乘

注意ADC的实际采样时间只有几个固定挡位，参考ADC->Parameter Settings->ADC_Regular_ConversionMode->Rank->Sampling Time

ADC单通道转换

注意CubeMX选项卡里面的ADC_Regular_ConversionMode，这个选项用来配置ADC中和常规序列相关的寄存器，从上至下分别是转换通道数量、外部触发转换源以及外部触发转换检测边沿。