AD采樣用了這么久,是時候熟悉一下內部結構了

用了這么久ADC,從沒細看過ADC的內部原理和如何獲得最佳精度。今天筆者看到一篇ST的官方文檔講的得錯,這里整理分享給大家。


SAR ADC內部結構


STM32微控制器中內置的ADC使用SAR(逐次逼近)原則,分多步執行轉換。

轉換步驟數等于ADC轉換器中的位數。

每個步驟均由ADC時鐘驅動。

每個ADC時鐘從結果到輸出產生一位。

ADC的內部設計基于切換電容技術。


圖1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,但是該過程會持續到LSB為止。

SAR切換電容ADC的基本原理(10位ADC示例),帶數字輸出的ADC基本原理圖如圖1所示。

AD采樣用了這么久,是時候熟悉一下內部結構了的圖1

圖1

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采樣狀態


電容充電至電壓VIN。Sa切換至VIN,采樣期間Sb開關閉合。如圖2。

AD采樣用了這么久,是時候熟悉一下內部結構了的圖2

圖2

2
保持狀態


輸入斷開,電容保持輸入電壓。Sb開關打開,然后S1-S11切換至接地且Sa切換至VREF。如圖3。

AD采樣用了這么久,是時候熟悉一下內部結構了的圖3

圖3

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逐次逼近


(1)第一個逼近步驟。S1切換至VREF。VIN與VREF/2比較如圖4。

AD采樣用了這么久,是時候熟悉一下內部結構了的圖4

圖4

(2)如果MSB = 0,則與?VREF進行比較,S1切換回接地。S2切換至VREF。如圖5。

AD采樣用了這么久,是時候熟悉一下內部結構了的圖5

圖5


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

重復如上步驟,直到LSB為止??梢院唵卫斫鉃槎址ㄖ鸫芜M行輸入電壓與參考電壓的比較。首次與VREF/2比較,下次比較根據上次比較結果決定,如果MSB=1則與3/4VREF比較。如果MSB=0則與1/4VREF比較。后面決定與1/8VREF、3/8VREF、5/8VREF、 7/8VREF之一做比較。循環直到輸出LSB為止。

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