前言

用了這么久ADC,從沒細(xì)看過ADC的內(nèi)部原理和如何獲得最佳精度，今天看到一篇ST的官方文檔講的不錯(cuò)，這里整理分享給大家。

SAR ADC內(nèi)部結(jié)構(gòu)

STM32微控制器中內(nèi)置的ADC使用SAR(逐次逼近)原則，分多步執(zhí)行轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換步驟數(shù)等 于ADC轉(zhuǎn)換器中的位數(shù)。每個(gè)步驟均由ADC時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)。每個(gè)ADC時(shí)鐘從結(jié)果到輸出產(chǎn)生一 位。ADC的內(nèi)部設(shè)計(jì)基于切換電容技術(shù)。

下圖介紹了ADC的工作原理。下面的示例僅顯示了逼近的前面幾步，但是該過程會(huì)持續(xù)到LSB為止。

SAR切換電容ADC的基本原理(10位ADC示例)，帶數(shù)字輸出的ADC基本原理圖如下。

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采樣狀態(tài)

采樣狀態(tài)：電容充電至電壓VIN。Sa切換至VIN，采樣期間Sb開關(guān)閉合。

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保持狀態(tài)

保持狀態(tài)：輸入斷開，電容保持輸入電壓。Sb開關(guān)打開，然后S1-S11切換至接地且Sa切換至VREF。

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逐次逼近

1、第一個(gè)逼近步驟。S1切換至VREF。VIN與VREF/2比較如下圖。

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2、如果MSB = 0，則與?VREF進(jìn)行比較，S1切換回接地。S2切換至VREF。

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3、如果MSB = 1，則與?VREF進(jìn)行比較，S1保持接地。S2切換至VREF。

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重復(fù)如上步驟，直到LSB為止。可以簡(jiǎn)單理解為二分法逐次進(jìn)行輸入電壓與參考電壓的比較。首次于VREF/2比較，下次比較根據(jù)上次比較結(jié)果決定，如果MSB=1則與?VREF比較。如果MSB=0則與?VREF比較。后面決定與1/8VREF 3/8VREF、 5/8VREF、 7/8VREF之一做比較。循環(huán)直到輸出LSB為止。