10.1 [ADC] 逐次逼近型ADC-嵌入式铁头山羊STM32笔记

目录

1.ADC是什么

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ADC: 将模拟信号,转换成数字信号的转换器。

模拟信号:连续

数字信号:离散

2.单片机里的ADC模块

https://www.bilibili.com/video/BV11X4y1j7si?t=445.1&p=49

上图为单片机内部结构框图。

ADC 也是一个片上外设,是 12 位逐次逼近型 ADC。

下面解释 12 位(采样深度)和逐次逼近型的概念。

3.采样深度的概念

4 位 ADC:1111->15

12 位 ADC:11.11->4095

量化误差:精度不够导致的误差

4.逐次逼近型ADC简介

逐次逼近型为 ADC 类型中的一个。

逐次逼近型释义:上图中,想知道左侧重物的重量,将右侧的砝码从大到小依次放右边托盘,天平左倾了继续加重,天平右倾了减重,最终基本平衡时,可测得重物的重量

流程解析:

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上图左为逐次逼近型 ADC 的内部框图。

模拟信号(重物):从上图左侧输入;

采样保持电路(重物托盘):由开关、电阻、电容组成;

比较器(天平):电压正大于负则输出 1,否则输出 0;

结果寄存器(砝码):b0-b4,可以看出这是四位 ADC;

电压发生器(砝码托盘):将结果寄存器的值转成电压。

5.采样保持电路

https://www.bilibili.com/video/BV11X4y1j7si?t=1213.6&p=49

采样:采模拟信号当前时刻点的电压值

保持:电压转换过程中电容两端电压保持不变

采样保持电路工作原理:

采样:开关闭合,电容充电,电容两端电压等于模拟信号两端电压(并联)

保持:开关断开,电容无法放电,比较器正负输入端有虚短虚断特点,电流也不会从比较器正极流出。

虚短( 开环增益无穷大 ):运放同相端、反相端电压相等 (V+ = V-),相当于两端短路。

虚断(输入阻抗极大): 运放输入端几乎无电流(流入电流≈0),相当于输入端开路。

6.例子

https://www.bilibili.com/video/BV11X4y1j7si?t=1471.2&p=49

假设模拟信号当前为 2.21V。

闭合开关,电容充电,电容两端电压逐渐接近 2.21V,开关断开,此时比较器正极输入电压为 2.21V

逐次逼近型 ADC 分辨率:0.22V 。

结果比较器先写 0000,然后逐次加大与输入比较,得到最终结果 1010,这就是最终把模拟信号转成数字信号的值。

总结

简单介绍了逐次逼近型 ADC 的概念。将整个采样比较流程比作天平增添砝码的流程,形象易懂。

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