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常用ADC的內部原理,你了解嗎?

發布時間:2021-02-08 責任編輯:lina

【導讀】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,之前看到一篇ST的官方文檔講的不錯,這里整理分享給大家。
  
前言
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,之前看到一篇ST的官方文檔講的不錯,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。
 
下面的圖介紹了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
 
常用ADC的內部原理,你了解嗎?
 
采樣狀態
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
 
常用ADC的內部原理,你了解嗎?
 
保持狀態
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。
 
常用ADC的內部原理,你了解嗎?
 
逐次逼近
1、第一個逼近步驟。S1切換至VREF。VIN與VREF/2比較
 
常用ADC的內部原理,你了解嗎?
 
2、如果MSB = 0,則與¼VREF進行比較,S1切換回接地。S2切換至VREF。
 
常用ADC的內部原理,你了解嗎?
 
3、如果MSB = 1,則與¾VREF進行比較,S1保持接地。S2切換至VREF。
 
常用ADC的內部原理,你了解嗎?
 
重復如上步驟,直到LSB為止。可以簡單理解為二分法逐次進行輸入電壓與參考電壓的比較。首次于VREF/2比較,下次比較根據上次比較結果決定,如果MSB=1則與¾VREF比較。如果MSB=0則與¼VREF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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