STM32-ADC踩过的坑

用ST的ADC调试NTC电路，发现电路偏差太大。发现有个坑。
考虑成本，信号没有加运放跟随。
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STM32 ADC 是一个12 位精度、 一种逐次逼近型模拟数字转换器。它有多达18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源。各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行。 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的输入时钟不得超过14MHz，它是由PCLK2经分频产生。转换时最快为1us，当ADC的输入时钟超过14MHz 时其会损失一些精度。当然如果可以达到我们的精度，输入时钟高点也没事。

在网上看到一回答ADC不超过14MHz 的答案：资料上的都是推荐，事实上很多芯片的设计都是有超额余量的，很多人都会超额的利用这些资源，并且很好的工作。

若所看的程序频率是超过14M，也没有错，可能作者的目的在于快速而宁愿损失一些精度，ADC的分辨率是12位，若是超过这个频率也是工作的，只不过采样到的精度可能仅到10位，若这个已到 作者的要求，也无错误之说了。

2、看参考手册，确定ADC 的时钟以及通道采样时间：

1）ADC 时钟 ADC 接在APB2 上，APB2的时钟为72MHz，通过分频的方式给ADC 提供时钟，预分频主要有2、4、6、8 四种分频方式。

2）通道采样时间 通道采样时间会影响采样的精度。

3、转换时间

公式：TCONV = 采样时间+ 12.5 个周期

例如：当

ADCCLK=14MHz和1.5周期的采样时间

TCONV = 1.5 + 12.5 = 14

周期=1μs

例如：当ADCCLK=14MHz 和1.5 周期的采样时间 TCONV = 1.5 + 12.5 = 14 周期 = 1μs

1）一般情况，如果是软件启动，那么转换时间即是采样周期。

2）若通过定时器进行触发启动ADC，则还需要加上定时器的相关时间。

4、确定采样率

1）如果我们的输入信号是 20KHz （周期为 50us），若要将它恢复出来，一个周期最少采样20个点，此时采样率要达到400KHz，所以ADC的采样率必须在400KHz 以上。为

了达到最好的精度，我们选取ADC时钟为12MHz，即6分频。在12MHz 以及保证采样率的情况下，采样时间越长其，准确性就越好。

可以计算 2.5us = （12.5 + 采样时间）/ 12MHz ，可以求得采样时间为17.5；所以采样时间的选择必须小于等于17.5个周期，才能保证采样率在400KHz 以上。所以我们可以选

择1.5、7.5、13.5，为获得更高的精准度，我们可以选择13.5个周期。

切记采样点数必须达到要求。

需要采集电池电压（3.3V-4.2V），同时在休眠的时候希望尽量减小待机电流。电池电压采集电路采用两个1%的300K电阻进行分压，由该电路引起的待机电路为4.2/（300+300）mA=7uA.此时比较合理（整机的待机电流要求30uA以内）。

初始设计电路如下:

在编程采集数据时发现测试电压与实际电压有偏差，测试值总比实际值偏小一点。在软件上做补偿，把值修正了。

但是换一个板子测试的时候发现测试的电压又不准了，此时知道通过软件补偿这种方法行不通。那么只能从硬件找原因。

查找datasheet发现AD的输入阻抗最大只有50KΩ。

图中RAIN：外部输入阻抗，STM32芯片中这个值最大为50KΩ;

RADC：采样开关电阻，最大值为1KΩ;

CADC：内部采样和保持电容，最大值为8pF.

在ADC数据采集的时候需要有电流流入，那么RAIN会产生一个压降。阻容网络中的RADC和CADC上，对电容的充电由RADC控制。随着源电阻(RADC)的增加，对保持电容的充电时间也相应增加。

对CADC的充电由RAIN+RADC控制，因此充电时间常数为tc = (RADC + RAIN) × CADC。如果时间过短，ADC转换的数值会小于实际值。

通过以上数据知道，采集精度跟采集时间和输入阻抗有关。但是通过计算得知，如果输入阻抗为300KΩ，那么充电时间约为2.4uS。在软件上把采样周期调到最大（ADC_SampleTime_239_5Cycles，频率为12M，时间19.9uS）,还是存在误差。说明此时跟周期不是主要原因。

问题出在输如阻抗大于IC里ADC允许的最大阻抗。充电时电流分两路，一路经过R1到R2到地，还有一路经过R1流入MCU的AD接口。（不知是不是IO口会有一定的漏电流到地，IL）此时相当于在R2旁边并了一个电阻到地，检测点的电压不是标准的1/2Vbat.

那么为了更准确地检测电池电压，那么只好把电阻改小。如果选两个50K的电阻，那么此处带来的电流会后42uA.所以在电路上做了个调整：

原来接地的地方改接到一个IO口，在需要检测的时候输出低电平，不需要的时候输出高电平。然后分压电阻使用两个30K的问题得到解决，电压检测误差小于0.02V，待机电流比原来的还小了几个微安。

综上所述，ST单片机的ADC功能一定需要考虑输入阻抗的匹配，以及采样速率。