ADC模拟/数字转换器

2023-12-20 22:54:30

ADC是什么？

全称： Analog-to-Digital Converter ，指模拟 / 数字转换器
它是一种电子设备或电路，用于将连续的模拟信号转换为相应的数字形式，以便于数字系统进行处理。模拟信号是连续变化的，而数字系统则处理离散的数字信号。
ADC的工作原理是采样和量化。采样是指按照一定的时间间隔测量模拟信号的值，而量化则是将这些连续的模拟值映射为离散的数字值。ADC通常具有不同的性能参数，如分辨率（量化级别）、采样率、精度等，这些参数决定了其性能和适用范围。

ADC的性能指标

  • 量程：能测量的电压范围
  • 分辨率：ADC能辨别的最小模拟量，通常以输出二进制数的位数表示，比如：8、10、12、
  • 16位等；位数越多，分辨率越高，一般来说分辨率越高，转化时间越长
  • 转化时间：从转换开始到获得稳定的数字量输出所需要的时间称为转换时间

ADC特性

  • 12位精度下转换速度可高达1MHZ
  • 供电电压：V SSA ：0V，V DDA ：2.4V~3.6V
  • ADC输入范围：VREF- ≤ VIN ≤ VREF+
  • 采样时间可配置，采样时间越长, 转换结果相对越准确, 但是转换速度就越慢
  • ADC 的结果可以左对齐或右对齐方式存储在 16 位数据寄存器中

ADC通道

总共 2 个 ADC （ ADC1 ， ADC2 ），每个 ADC 有 18 个转换通道 : 16 个外部通道、 2 个内部通道（温度
传感器、内部参考电压）。
外部的 16 个通道在转换时又分为规则通道和注入通道，其中规则通道最多有 16 路，注入通道最多
有 4 路。
规则组：正常排队的人；
注入组：有特权的人（军人、孕妇）

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?ADC转换顺序

  • 每个ADC只有一个数据寄存器，16个通道一起共用这个寄存器，所以需要指定规则转换通道的转换顺序。
  • 规则通道中的转换顺序由三个寄存器控制：SQR1、SQR2、SQR3，它们都是32位寄存器。
  • SQR寄存器控制着转换通道的数目和转换顺序，只要在对应的寄存器位SQx中写入相应的通道，这个通道就是第x个转换

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和规则通道转换顺序的控制一样，注入通道的转换也是通过注入寄存器来控制，只不过只有一个
JSQR 寄存器来控制，控制关系如下：

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注入序列的转换顺序是从 JSQx[ 4 : 0 ] （ x=4-JL[1:0] ）开始。只有当 JL=4 的时候，注入通道的转换
顺序才会按照 JSQ1 、 JSQ2 、 JSQ3 、 JSQ4 的顺序执行。

ADC触发方式

  1. 通过向控制寄存器ADC-CR2的ADON位写1来开启转换，写0停止转换。
  2. 也可以通过外部事件（如定时器）进行转换。

?ADC转化时间

ADC 是挂载在 APB2 总线（ PCLK2 ）上的，经过分频器得到 ADC 时钟（ ADCCLK ），最高 14 MHz 。
转换时间 = 采样时间 +12.5 个周期
?12.5 个周期是固定的，一般我们设置 PCLK2=72M ，经过 ADC 预分频器能分频到最大的时钟只能
是 12M ，采样周期设置为 1.5 个周期，算出最短的转换时间为 1.17us 。

在STM32系列微控制器中，PCLK2是ADC（模数转换器）的时钟。ADC预分频器用于将PCLK2分频以得到ADC的时钟。ADC时钟的最大频率由ADC的最大工作频率决定。对于STM32系列微控制器，ADC的最大时钟频率一般为14 MHz。

假设你设置PCLK2为72 MHz，然后通过ADC预分频器进行分频，得到的ADC时钟最大频率为：

????????????????????????????????????????最大ADC时钟频率=PCLK2/分频因子

ADC转化模式

扫描模式
  • 关闭扫描模式：只转换ADC_SQRx或ADC_JSQR选中的第一个通道
  • 打开扫描模式：扫描所有被ADC_SQRx或ADC_JSQR选中的所有通道
单次转换/连续转换
  • 单次转换：只转换一次
  • 连续转换：转换一次之后，立马进行下一次转换

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文章来源:https://blog.csdn.net/qq_61391875/article/details/135117770
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