单片机ADC内部基准参考电压有那些应用

单片机ADC的内部基准参考电压远不止是一个简单的"电压标准"，它在整个系统中扮演着至关重要的角色。

简单来说，内部基准电压是ADC将模拟世界转换为数字世界的"尺子"的刻度。这把"尺子"准不准、稳不稳，直接决定了ADC转换结果的准确性。

以下是其内部基准参考电压的主要应用场景和重要意义：

这是基准电压最根本的作用。ADC通过比较输入电压和基准电压来进行量化。

工作原理 ：ADC的输出数字码（比如12位ADC的0-4095）代表了一个比例关系：Digital_Code ≈ (V_in / V_ref) * Full_Scale。
举例说明 ：
- 假设 V_ref = 3.0V，对于一个满量程为3.0V的ADC：
  - 当 V_in = 1.5V 时，理想输出约为 (1.5 / 3.0) * 4095 ≈ 2048。
  - 当 V_in = 3.0V 时，输出为4095。
- 现在，如果因为温度漂移，V_ref 变成了 2.97V：
  - 同样的 V_in = 1.5V，输出会变成 (1.5 / 2.97) * 4095 ≈ 2069。
  - 虽然输入电压没变，但读数却从2048"虚高"到了2069，产生了误差。

结论：任何需要精确测量模拟电压、电流、电阻、压力、温度等参数的应用，都严重依赖一个稳定、准确的内部基准电压。

基于上述核心作用，内部基准电压被广泛应用于以下场景：

这是最常见的应用。几乎所有的传感器（如应变片、热电偶、RTD热敏电阻、压力传感器、光敏电阻）输出的都是微弱的、变化的模拟信号。要精确知道这些信号对应多少物理量（如重量多少克、温度多少度），就必须用一个稳定的基准电压来换算。

通过测量电池两端的电压来判断剩余电量。电池的放电曲线是非线性的，为了在不同电量阶段都能准确估算电量百分比，需要一个不受芯片供电电压波动影响的、高精度的基准。

在数据采集卡、示波器前端、音频采样等系统中，需要将连续的模拟信号忠实地转换为数字信号。基准电压的稳定性和精度直接决定了整个系统的信噪比和有效位数。

有些MCU的ADC内置了模拟看门狗或窗口比较功能。你可以设定一个电压范围（上限和下限），当被测电压超出这个范围时，会产生中断。这个上下限的判断依据就是内部基准电压。

在某些应用中，我们关心的是两个电压的比值，而不是绝对值。这时，使用一个与系统电源相关的基准（有时是VDDA/VREF+）反而更方便，因为它可以抵消电源纹波带来的共同误差。

MCU内部的基准源通常不是唯一的，常见的有：

内部带隙基准：最常用，精度中等（例如1.2V ± 0.5%），温漂较小，通常可以直接作为VREF+使用，或通过内部放大器放大到VDDA。
高精度内部基准：一些高级MCU提供更精确的片内基准（如2.048V, 2.5V），经过工厂激光校准，精度可达万分之几，但需要软件使能并可能消耗更多功耗。
外部基准：当内部基准无法满足精度要求时，可以从外部引脚（VREF+, VREF-）接入一个更高精度的基准芯片（如REF5025, LM4040等）。

使用时的关键考虑因素：

总而言之，单片机内部的基准参考电压是一个看似不起眼，实则至关重要的组件。它为所有模拟测量提供了一个可信赖的"标尺"，是构建高精度、高可靠性嵌入式系统的基石之一。在设计涉及模拟信号采集的系统时，花时间理解和正确配置ADC的基准电压源，往往能起到事半功倍的效果。