STM32-----ADC

1.  ADC简介:

     模拟量(连续的)到数字量(离散的)的转换,与DAC功能相反。A/D的种类:积分型、逐次逼型、并行/串行比较型、Σ-Δ型。

2. A/D的主要指标:     

  • ADC的位数

一个 n 位的 ADC 表示这个 ADC 共有 2 n 次方个刻度。 8 位的 ADC,输出的是从 0~255 一共 256 个数字量,也就是 的 次方个数据刻度。 

  • 基准源

基准源,也叫基准电压,是 ADC 的一个重要指标,要想把输入 ADC 的信号测量准确,那么基准源首先要准,基准源的偏差会直接导致转换结果的偏差。 假如我们的基准源应该是 5.10V,但是实际上提供的却是 4.5V,这样误把 4.5V 当成了 5.10V 来处理的话,偏差也会比较大。 

  • 分辨率

分辨率是数字量变化一个最小刻度时,模拟信号的变化量,定义为满刻度量程与 2n - 1 的比值(n为ADC的位数)。假定 5.10V 的电压系统,使用 位的 ADC 进行测量,那么相当于 0255 一共 256 

刻度把 5.10V 平均分成了 255 份,那么分辨率就是 5.10/255 = 0.02V

注:分辨率和精度不是一个概念。分辨率是描述刻度划分的,而精度是描述准确程度。

  • INL(积分非线性度)和DNL(差分非线性度)

INL指的是ADC在所有数值上对应的模拟值,和真实值之间误差最大的那个点的误差值。是ADC最重要的一个精度指标,单位LSB(Least Significant Bit,它实际上对应的就是ADC的分辨率)。一个基准为 5.10V 8 ADC,它的分辨率就是 0.02V,用它去测量一个电压信号,得到的结果是 100,就表示它测到的电压值是 100*0.02V=2V,假定它的 INL 是 1LSB,就表示这个电压信号真实的准确值是在1.98V2.02V 之间的,按理想情况对应得到的数字应该是 99101,测量误差是一个最低有效位,即 1LSB。 
DNL指的是ADC相邻两个刻度间最大的差异,单位也是LSB。一个 ADC 的两个刻度线之间也不总是准确的等于分辨率,也是存在误差,这个误差就是 DNL。一个基准为 5.10V 的 位 ADC,假定它的 DNL 是 0.5LSB,那么当它的转换结果从 100 增加到 101 时,理想情况下实际电压应该增加 0.02V,但 DNL 为 0.5LSB 的情况下实际电压的增加值是在 0.010.03V 之间。值得一提的是 DNL 并非一定小于 1LSB,很多时候它会等于或大于 1LSB,这就相当于是一定程度上的刻度紊乱,当实际电压保持不变时, ADC 得出的结果可能会在几个数值之间跳动,很大程度上就是由于这个原因(但并不完全是,因为还有无时无处不在的干扰的影响)。 

  • 转换速率

ADC 每秒能进行采样转换的最大次数,单位是 sps (或 s/ssa/s,即 samplesper second),它与 ADC 完成一次从模拟到数字的转换所需要的时间互为倒数关系。 ADC 的种类比较多,其中积分型的 ADC 转换时间是毫秒级的,属于低速 ADC;逐次逼近型 ADC转换时间是微妙级的,属于中速 ADC;并行/串行的 ADC 的转换时间可达到纳秒级,属于高速 ADC。 

一般一个MCU会含有几个ADC模块;STM32的ADC是12位逐次逼近型的模拟数字转化器。通道数:

注:STM32F767 ADC 最大的转换速率为 2.4Mhz,也就是转换时间为 0.41us(在 ADCCLK=36M,采样周期为 个 ADC 时钟下得到),不要让 ADC 的时钟超过 36M,否则将导致结果准确度下降。 

2.  STM32 ADC的特征:

  • ADC的转换模式:

          a.  单次:只转换一次,ADC便停止

          b.  连续:一直执行转换已设置的规则通道和注入通道

          c.  扫描:轮流转换已设置的规则通道组和注入通道组(可设置连续模式,扫描一次所有通道后是否自动继续扫描)

          d.  间断:将已设置的规则通道和注入通道间隔n次来轮流一次。

          f.  不连续采样:通过外部触发的方式来启动连续n个通道。下次在触发时再启动接下来的n个通道。

  • ADC转化后的数据对齐方式(ADC的位数最大12位,存储在16位的数据寄存器中):

          a.  左对齐

          b.  右对齐

  • ADC的自我安全侦测:模拟看门狗

            允许应用程序检测输入电压是否超出用户定义的高/低阈值。

  • ADC的通道组:为满足复杂需求而划分的硬件通道组(可简化事件处理并提高处理速度)

          a.  规则通道组:规则通道即按照规定好的通道顺序依次转换

          b.  注入通道组:注入通道即抢占当前的规则通道转换,待注入通道的转换完成后再继续规则通道的转换

 

 

ADC的双重/三重模式(提高采样率)

posted on 2019-08-02 10:52  可乐+  阅读(617)  评论(0编辑  收藏  举报