SAR ADC内部结构
STM32微控制器中内置的ADC使用SAR(逐次逼近)原则,分多步执行转换。转换步骤数等于ADC转换器中的位数;每个步骤均由ADC时钟驱动,每个ADC时钟从结果到输出产生一 位;ADC的内部设计基于切换电容技术。
下图介绍了ADC的工作原理;下面的示例仅显示了逼近的前面几步,但该过程会持续到LSB为止。
SAR切换电容ADC的基本原理(10位ADC示例)
(带数字输出的ADC基本原理图)
● 采样状态:电容充电至电压VIN。Sa切换至VIN,采样期间Sb开关闭合。
● 保持状态:输入断开,电容保持输入电压。Sb开关打开,然后S1-S11切换至接地且Sa切换至VREF。
● 逐次逼近:第一个逼近步骤是S1切换至VREF。
如果MSB = 0,则与¼VREF进行比较,S1切换回接地。S2切换至VREF。
如果MSB = 1,则与¾VREF进行比较,S1保持接地。S2切换至VREF。
重复如上步骤,直到LSB为止。
以上可以简单理解为二分法逐次进行输入电压与参考电压的比较。首次于VREF/2比较,下次比较根据上次比较结果决定,如果MSB=1则与¾VREF比较。如果MSB=0,则与¼VREF比较。后面决定与1/8VREF 3/8VREF、 5/8VREF、 7/8VREF之一做比较。循环直到输出LSB为止。