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  • 这个参考电压也叫做基准电压,如果没有基准电压,就无法确定被测信号准确幅值。例如基准电压为2.5V,则当被测信号达到2.5V时ADC输出满量程读数,使用者就会知道ADC输出满量程等于2.5V。不同的ADC,有是外接...
    1. 这个参考电压也叫做基准电压,如果没有基准电压,就无法确定被测信号的准确幅值。例如基准电压为2.5V,则当被测信号达到2.5V时ADC输出满量程读数,使用者就会知道ADC输出的满量程等于2.5V。不同的ADC,有的是外接基准,也有的是内置基准无需外接,还有的ADC外接基准和内置基准都可以用,但外接基准优先于内置基准。

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  • 今天在使用 STM32F407的ADC时遇到一个问题:ADC的参考电压都是通过Vref+提供的并作为ADC转换器的基准电压。当我们使用的Vref+是直接取自用VDD电压时,当VDD电压波动比较大时或稳压性能比较差时,转换结果自然就不...

    问题

      今天在使用 STM32F407 的 ADC 时遇到一个问题:ADC 的参考电压都是通过 Vref+ 引脚提供的并作为ADC转换器的基准电压(部分 MCU 没有 Vref+ 引脚)。当我们使用的 Vref+ 是直接取自用 VDD 电压时,当 VDD 电压波动比较大时或稳压性能比较差时,转换结果自然就不准确了!

    供电方案

      MCU 的参考手册都会有一章节单独介绍 MCU 的电源管理,针对不同的 MCU(封装不同等)其外部电源如何连接也是有要求的,我们在 MCU 上一般都会发现如下引脚(注意不同 MCU 是有区别的):

    • VDD / VSS: VDD is the external power supply for the I/Os, the internal regulator and the system analog such as reset, power management and internal clocks. It is provided externally through VDD pins.
    • VDDA / VSSA: VDDA 是A/D转换器,D/A 转换器,参考电压缓冲器,运算放大器和比较器的外部模拟电源。 VDDA 电压电平与 VDD 电压无关。 不使用这些外设时,最好将 VDDA 连接到 VDD。
    • VBAT: 当不存在 VDD 时,VBAT 是 RTC,外部时钟 32kHz 振荡器和备用寄存器(通过电源开关)的电源。 对于没有专用引脚的小型封装,VBAT内部连接到了 VDD
    • VREF+ / VREF-: VREF+ 是 ADC 和 DAC 的输入参考电压。 使能后,它也是内部参考电压缓冲器的输出。当不使用 ADC 和 DAC 时,VREF+ 可以接地。VRE- 必须始终等于 VSSA。
      VREF- 和 VREF+ 引脚并非在所有封装中都可用。 如果封装上未提供它们,则它们在 MCU 内部分别与 VSSA 和 VDDA 相连。

    下面以 STM32F1 和 STM32F2 的 MCU 比较来具体看看。供电架构如下图所示:
    在这里插入图片描述
    不同的供电所管理的供电域
    在这里插入图片描述
    供电电压范围
    在这里插入图片描述

    1. VCC: C=circuit 表示电路的意思, 即接入电路的电压
    2. VDD: D=device 表示器件的意思, 即器件内部的工作电压;
    3. VSS: S=series 表示公共连接的意思,通常指电路公共接地端电压
    4. STM32 的 VDDA 和 VSSA 不能悬空,复位模块和 RC 振荡器需要 VDDA 和 VSSA。否则无法下载程序!

    电源引脚连接

    • VDD 引脚外接去藕电容连到外部稳压源
      • 一个最小值4.7uF、典型值 10uF 的钽电容或陶瓷电容
      • 每个 VDD 引脚再接一个100nF 的陶瓷电容
    • VBAT 引脚外接电池。若没有电池,推荐通过100nF的陶瓷电容连到VDD引脚
    • VDDA 引脚外接两个去藕电容
      • 一个 100nF 的陶瓷电容
      • 一个 1uF 的钽电容或陶瓷电容
    • VREF+ 引脚连到 VDDA
      • 若有单独的参考稳压源连接一个100nF 和 1uF 的电容
    • VCAP1 和 VCAP2 通常只各连接一个 2.2uF 的电容
      • 特殊封装上,可外接 1.2V 电源来旁路内部主电压调节器
        在这里插入图片描述

    ADC的参考电压

      ADC 可以主要有连个电源: 供电电源参考电源 。参考电源就是在转换数值时候的基准。在部分 MCU 的封装中,会有单独的一个 Vref 引脚,这个引脚就是提供参考电源的
    在这里插入图片描述
    我们可以把外部基准电压芯片(例如REF3133,输出的电压是标准的3.300V)连接到 Vref 引脚。一般 100 脚的 STM32 MCU(如上图STM32F4)都有 VREF 引脚。对于 100 脚以下的芯片,STM32 没有把 VREF 引脚引出来,而是直接在内部连接到了 VDDA 引脚。这样就导致了 ADC 的供电电源和参考电源实际是一个。

      注意,STM32 单片机上面有好多电源引脚,其中有若干 VDD 引脚,只有一个 VDDA 引脚,VDDA 引脚就是模拟供电引脚。不过,需要注意,VDDA 的电压不是随便定义的。例如,STM32F051 系列单片机就规定,VDDA 必须要大于或者等于 VDD 才可以正常工作,所以这时候,最好是给单片机 3.0V 供电,再给 VDDA 采用一个 3.3V 的基准电压芯片供电。
    在这里插入图片描述
    为啥会要求 VDDA 必须要大于或者等于 VDD?这是因为在 MCU内部 VDDA 和 ADC 的参考电压有联系。

    内部参照电压

      以上两种方法都需要外加基准电压芯片,在实际应用中,往往是 VDDA 引脚和 VDD 引脚连在一起,而没有 VREF 引脚的片子,内部 VREF 有是和 VDDA 接一起的,这就到了整片子都是由电源芯片供电。这个时候如果要提高 ADC 转换准确性该怎么办呢?

      针对上面这种情况,在每个 MCU 的内部,都有一个叫内部参照电压的东西。更关于该部分的介绍,位于对应 MCU 的 数据手册 中(不同MCU的 数据手册 介绍有多又少,同样是 STM32F0 的 数据手册 介绍更为详细),如下图:
    在这里插入图片描述
    但是这个值有可能也是不准确的,那怎么办呢?ST 提供了一个方案:STM32 可以通过配置将 VREFINT 接入到 ADC 内部的通道,然后我们就可以测量 VREFINT 到底是多少。MCU 不同具体链接的 ADC 引脚也是不同的。下面是 STM32F4 芯片的参考手册的说明:
    在这里插入图片描述
    在 MCU 出厂测试的时候,ST 为我们提供了一个校准值,校准过程是在外部供 3.3V 电源,将采样内部参考的 ADC 值写入到 MCU 固定的内存中去的在这里插入图片描述
    这样我们就可以用 ADC 实际采样,得到 VREFINT 的采样值,然后使用上面的校准值进行计算即可!

      关于使用内部参照电压的具体方法,只有部分芯片的参考手册中才能找到( 如下图是 STM32F0x ),其他 MCU 的参考手册都是很简单的几句说明。
    在这里插入图片描述
    更进一步,在计算其他通道的时候,我们就可以使用以上计算的 VDDA 来作为基准了!
    在这里插入图片描述
    需要特殊注意的是,在不同系列的芯片中,以上是有区别的,例如以下是 STM32L476 系列的
    在这里插入图片描述
    那么,VDDA = 3.0V x VREFINT_CAL / VREFINT_DATA 这个公式是咋么来的的呢?下面我们以上 STM32L476 这个图为例来推导一下。

    1. ST 通过配置将 VREFINT 连接到 ADC 后,则有:VREFINT = 3.0V * (VREFINT_CAL / 4095); VREFINT_CAL 就是校准条件下的 ADC 采样值
    2. 我们自己通过配置将 VREFINT 连接到 ADC:VREFINT = VDDA * (VREFINT_DATA / 4095);
    3. 因此,VDDA * (VREFINT_DATA / 4095) = 3.0 * (VREFINT_CAL / 4095);
    4. VDDA = 3.0V x VREFINT_CAL / VREFINT_DATA

    ADC转换时间

    在使用上面的方法时,必须要特殊注意ADC转换时间。否则采样值将出现较大偏差!先看看每个通道的总转换时间公式:每个通道总的转换时间 = TSampling + Tconversion

    • TSampling可配置:SMP@ADC_SMPRx,需要和外部电路的输入阻抗匹配(在对应的数据手册中会有详细说明)
      在这里插入图片描述
    • Tconversion取决于转换精度:RES@ADC_CR1,降低转换精度可提高转换速度
      在这里插入图片描述

    ADC总转换时间为:Ttotal = (SMP + RES) * ADCCLK

    • SMP:采样时间,需要和外部输入阻抗搭配
    • RES:转换精度,降低精度可提高速度
    • ADCCLK:ADC模块工作时钟
      • ADCCLK = APB2时钟分频(2,4,6,8)
      • ADCCLK最大值还受限于工作电压
        • VDDA=1.8~2.4V fADCmax = 15MHz
        • VDDA=2.4~3.6V fADCmax = 30MHz

    为什么要说ADC采样时间?因为上一节所讲的方法,对于采样时间是有限制的!!!

    • 温度传感器
      在这里插入图片描述
    • Vbat
      在这里插入图片描述
    • VREFINT
      在这里插入图片描述

    关于采样时间需要和外部输入阻抗搭配,参看下图和对应的 数据手册
    在这里插入图片描述

    参考

    1. STM32F4、STM32F0、STM32F1、STM32F2的 数据手册,参考手册
    2. ST的培训资料
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  • STM8L内部含有一个12位的ADC,拥有25个输入通道,包括一个内部温度传感器,一个内部参考电压  由上图可知,STM8L内部还有一个内部参考电压,这个内部参考电压的电压值是可知,且是精确。由数据手册可知,内部...

        STM8L内部含有一个12位的ADC,拥有25个输入通道,包括一个内部温度传感器,一个内部参考电压


        由上图可知,STM8L内部还有一个内部参考电压,这个内部参考电压的电压值是可知的,且是精确的。由数据手册可知,内部参考电压为1.225V。


        ADC选择内部参考电压作为测量通道,可以测量到内部电压的转化值Nadc。此时,已经VDD的转化值4096,VREFINT电压值1.225V及对应的转化值Nadc。这些值满足比例关系:
        VDD/4096=VREFINT/Nadc
        VDD/4096 =1.225/Nadc
        VDD=1.225*4096/Nadc


        STM8L15x系列单片机的相关库函数配置过程如下:
        This section provides functions allowing to enable/ disable the internal connections between the ADC and the Temperature Sensor and the Vrefint source.
        A typical configuration to get the Temperature sensor or/and Vrefint channels voltages is done following these steps :
        1. Enable the internal connection of Temperature sensor or/and Vrefint sources with the ADC channels:
          - for the Temperature sensor usingADC_TempSensorCmd() function.
          - for the Internal Voltage reference usingADC_VrefintCmd() function.
       2. Enable the ADC_Channel_TempSensor and/orADC_Channel_Vrefint channels usingADC_ChannelCmd()function.
       3. Get the voltage values, usingADC_GetConversionValue().


       (1)使能或失能内部参考电压ADC_VrefintCmd()

               * @brief  Enables or disables the Internal Voltage reference.

               * @param  NewState : new state of the Internal Voltage reference.

               *         This parameter can be: ENABLE or DISABLE.

               * @retval None

               void ADC_VrefintCmd(FunctionalState NewState);

               参数:ENABLE(使能)或DISABLE(失能)

       (2)选择内部参考电压通道ADC_ChannelCmd()

              * @brief  Enables or disables the selected ADC channel(s).
              * @param  ADCx where x can be 1 to select the specified ADC peripheral.
              * @param  ADC_Channels: specifies the ADC channels to be initialized
                  This parameter can be one of the following values:

                   @arg ADC_Channel_0: Channel 0
                   @arg ADC_Channel_1: Channel 1
                   @arg ADC_Channel_2: Channel 2
                   @arg ADC_Channel_3: Channel 3
                   @arg ADC_Channel_4: Channel 4
                   @arg ADC_Channel_5: Channel 5
                   @arg ADC_Channel_6: Channel 6
                   @arg ADC_Channel_7: Channel 7
                   @arg ADC_Channel_8: Channel 8
                   @arg ADC_Channel_9: Channel 9
                   @arg ADC_Channel_10: Channel 10
                   @arg ADC_Channel_11: Channel 11
                   @arg ADC_Channel_12: Channel 12
                   @arg ADC_Channel_13: Channel 13
                   @arg ADC_Channel_14: Channel 14
                   @arg ADC_Channel_15: Channel 15
                   @arg ADC_Channel_16: Channel 16
                   @arg ADC_Channel_17: Channel 17
                   @arg ADC_Channel_18: Channel 18
                   @arg ADC_Channel_19: Channel 19
                   @arg ADC_Channel_20: Channel 20
                   @arg ADC_Channel_21: Channel 21
                   @arg ADC_Channel_22: Channel 22

                   @arg ADC_Channel_23: Channel 23
                   @arg ADC_Channel_24: Channel 24
                   @arg ADC_Channel_25: Channel 25
                   @arg ADC_Channel_26: Channel 26
                   @arg ADC_Channel_27: Channel 27
                   @arg ADC_Channel_Vrefint: Vrefint Channel
                   @arg ADC_Channel_TempSensor: Temperature sensor Channel
                   @arg ADC_Channel_00To07: select from channel00 to channel07
                   @arg ADC_Channel_08To15: select from channel08 to channel15
                   @arg ADC_Channel_16To23: select from channel16 to channel23
                   @arg ADC_Channel_24To27: select from channel24 to channel27
              @param  NewState : new state of the specified ADC channel(s).
                   This parameter can be: ENABLE or DISABLE.   

               void ADC_ChannelCmd(ADC_TypeDef* ADCx, ADC_Channel_TypeDef ADC_Channels, FunctionalState NewState);

      (3)获得转换数值ADC_GetConversionValue()
             u16 u16_adc1_value;
             u16_adc1_value = ADC1_GetConversionValue();

        程序:

    adc.h头文件:
    #ifndef _adc_H
    #define _adc_H
    #include "stm8l15x.h"
    void Adc_Init(void);
    #endif 


    adc.c源文件:
    #include "adc.h"
    void Adc_Init(void)
    {
       CLK_PeripheralClockConfig(CLK_Peripheral_ADC1,ENABLE);//开启ADC1时钟
       
       ADC_VrefintCmd(ENABLE); //使能内部参考电压
       ADC_Init(ADC1,ADC_ConversionMode_Continuous,ADC_Resolution_12Bit,ADC_Prescaler_1);//连续转换,12位,转换时钟1分频
       
       ADC_ChannelCmd(ADC1,ADC_Channel_Vrefint,ENABLE);//使能内部参考电压通道
       ADC_Cmd(ADC1,ENABLE);//ADC使能
    }

    主函数:

    #include "stm8l15x.h"
    #include "adc.h"
    int main( void )

    {
        u16 adc1_value=0;
        float value=0;
        Adc_Init(); 

        while(1)
        {
             ADC_SoftwareStartConv(ADC1); //开启软件转换
             while(!ADC_GetFlagStatus(ADC1,ADC_FLAG_EOC));//等待转换结束
             ADC_ClearFlag(ADC1,ADC_FLAG_EOC);//清除对应标志
             adc1_value=ADC_GetConversionValue(ADC1); //获取转换值
             value=1.225*4096/adc1_value; //获得VDD电压,单位V
             if(value<2.8)
             {
                  GPIO_ResetBits(GPIOD,GPIO_Pin_4);
                  GPIO_ToggleBits(GPIOD,GPIO_Pin_5);
             }   
        }
    }   
     

    对上述IAR工程进行编译,并下载到STM8L15x板子中,分别右击变量adc1_value和变量value选择“Add to watch”出现如下窗口(查看相关变量的值):


    在程序中设置相关断点,以便查看变量值

       

    运行程序可得:



     故测得STM32L15x板子的VDD=3.32291388V 
       
      

        



      
      


     


    展开全文
  • ADC的参考电压都是通过Vref+提供的并作为ADC转换器的基准电压。 当我们使用的Vref+是直接取自用VCC电压时,当VCC电压波动比较大时或稳压性能比较差时,可以借用STM32的内部参照电压VREFINT校正测量精度。 以测量1...

    一、STM32的内部参照电压VREFINT和ADCx_IN17相连接,它的作用是相当于一个标准电压测量点(和MSP430不一样。。),内部参照电压VREFINT只能出现在主ADC1中使用。

    内部参照电压VREFINT与参考电压不是一回事。ADC的参考电压都是通过Vref+提供的并作为ADC转换器的基准电压。

    当我们使用的Vref+是直接取自用VCC电压时,当VCC电压波动比较大时或稳压性能比较差时,可以借用STM32的内部参照电压VREFINT校正测量精度。

    以测量1通道的电压值为例,先读出参照电压的ADC测量结果,记为ADre;再读出要测量通道1的ADC转换结果,记为ADch1;则要测量的电压为:

    Vch1 = VREFINT* (((ADch1*(VREF/4096))/(ADre*(VREF/4096)))  

    注:VREFINT=1.2V,VREF为参考电压值=3.3V

    公式简化:

    Vch1 = VREFINT*(ADch1/ADre)  

    这种方法等于变相将内部参照电压VREFINT当成是ADC参考电压,也就是说,此时Vref参考电压的准确度已在此已对结果影响不大了,ADC的转换结果基本由VREFINT的精度决定。

    注:一般情况下,这种办法只适合于当Vref+参考电压(其实也就是VCC电压)离散性实在太差的情况下使用。
     

    我们知道,STM32中64脚和小于64脚的型号,Vref+在芯片内部与VCC信号线相连,没有引到片外,这样AD的参考电压就是VCC上的电压,那么我们可以使用一个高精度的外部参照电压,然后用上面的方法,也许可以解决因VCC电源电压精度不高带来的ADC测量不准确的问题。

     

    本帖最后由 abbott 于 2014-5-5 08:56 编辑

    建议采用以下方法结合使用:
    1,采用内部参考
    内部参考在芯片出厂时已经校准过精度了!(不清楚是否所有型号都校准过)
    其厂内校准过程是在外部供3V电源,将采样内部参考的ADC值写入校准寄存器VREFINT_CAL!
    因此,我们可以使用以下公式算出实际电压:
    V=(3*VREFINT_CAL*ADC_DATA)/(VREFINT_DATA*FULL_SCALE)
    根据这个公式,程序需要获取VREFINT_DATA和ADC_DATA!
    不过我们实际测试这个电压参考在低温下偏差比较大,可能是芯片本身的问题,目前还不清楚是全系列,还是个别型号有这个问题!
    2,使用过采样!

     

     

     

    二、请教原子大哥,怎么获取VREFINT_CAL的值(就是1.2V)? 

     

     
     
    STM32F030的,ADC模块的内部参考电压VREFINT,datasheet说出厂时把校准值写入了VREFINT_CAL,地址是0x1FFF F7BA - 0x1FFF F7BB,见F030的datasheet 17页。
    可是在程序中用
    Data2 = *(__IO uint32_t *)(0X1FFFF7BB);或者
    Data1 = *(__IO uint32_t *)(0X1FFFF7BA);
    都是跳到了硬件错误中断HardFault_Handler中,这是问什么?

    还有类似的,ADC有个内部温度通道,也有个校准值,
     
    说是出厂时存到了0x1FFF F7B8 - 0x1FFF F7B9    0x1FFF F7C2 - 0x1FFF F7C3,我试了一下只有0x1FFF F7B8这个地址能读取,其他的一读就跳到了硬件错误中断,这是为啥?

    最佳答案

     treesss

    查看完整内容[请看2#楼]

    知道怎么回事了,指针用错了。存在那个地址里的数据是8位的,我用的是32位的指针,一读就读出界了,所以就发生硬件错误了

     

     

     

    三、STM32芯片ADC内部的CH17参考电压的用途

    每个STM32芯片都有一个内部的参照电压,相当于一个标准电压测量点,在芯片内部连接到ADC1的通道17。

     

    根据数据手册中的数据,这个参照电压的典型值是1.20V,最小值是1.16V,最大值是1.24V。这个电压基本不随外部供电电压的变化而变化。

     

    不少人把这个参照电压与ADC的参考电压混淆。ADC的参考电压都是通过Vref+提供的。100脚以上的型号,Vref+引到了片外,引脚名称为Vref+;64脚和小于64脚的型号,Vref+在芯片内部与VCC信号线相连,没有引到片外,这样AD的参考电压就是VCC上的电压。

     

    在ADC的外部参考电压波动,或因为Vref+在芯片内部与VCC相连而VCC变化的情况下,如果对于ADC测量的准确性要求不高时,可以使用这个内部参照电压得到ADC测量的电压值。

     

    具体方法是在测量某个通道的电压值之前,先读出参照电压的ADC测量数值,记为ADrefint;再读出要测量通道的ADC转换数值,记为ADchx;则要测量的电压为:

     

    Vchx = Vrefint * (ADchx/ADrefint)

     

    其中Vrefint为参照电压=1.20V。

     

     

     

    from: http://blog.csdn.net/uncle_guo/article/details/50625660

     

    展开全文
  • 每个STM32芯片都有一个内部的参照电压,相当于一个标准电压测量点,在芯片内部连接到ADC1的通道17。...不少人把这个参照电压与ADC的参考电压混淆。ADC的参考电压都是通过Vref+提供的。100脚以上的型号,Vref+引到了
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  •   今天在使用 STM32F407 的 ADC 时遇到一个问题:ADC 的参考电压都是通过 Vref+ 引脚提供的并作为ADC转换器的基准电压(部分 MCU 没有 Vref+ 引脚)。当我们使用的 Vref+ 是直接取自用 VDD 电压时,当 VDD 电压...
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  • ADC 与实际电压关系

    千次阅读 2019-04-19 13:50:13
    2.然后确定最大值时对应的参考电压值。一般而言最大值对应3.3V。这个你需要看这个芯片ADC模块的说明。寄存器中有对于输入信号参考电压的设置。 3.要计算电压,就把你的ADC数值除以刚才确定的最大数值再乘以参考电压...
  • 利用基准电压效正Vcc做参考电压的ADC采样计算方法
  • 在使用ADC时,通常用法是Vref+接电源VDD3.3V,然后计算时直接用3.3V做参考电压,但是这种方法忽略了一些情况如供电电压有可能随外部一些其他用电器工作使用大电流而导致电压不稳定,还有可能LDO转换精度个别较...
  • STM32 Mbed系列-ADC参考电压设置

    千次阅读 2019-08-10 15:45:20
    stm32l4xx Mbed系统内外部参考电压调整欢迎使用Markdown编辑器新改变功能快捷键合理创建标题,有助于目录生成如何改变文本样式插入链接与图片如何插入一段漂亮代码片生成一个适合你列表创建一个表格设定...
  • 用于数控DC-DC开关转换器的参考电压可编程6位差分延迟线ADC
  • STM32内部参考电压的使用

    千次阅读 2019-03-29 13:31:54
    一、STM32的内部参照电压VREFINT和ADCx_IN17相连接,它的作用是相当于一个标准电压测量点(和MSP430不一样。...ADC的参考电压都是通过Vref+提供的并作为ADC转换器的基准电压。当我们使用的Vref+是直接取自...
  • 使用stm32的ADC得到准确的电压

    万次阅读 2019-07-29 23:21:58
    由上面的供电图知道,如果存在VREF-和VREF+引脚,那么ADC是由这两个引脚供电的,ADC的采集电压范围为:VREF-<VIN<VREF+。给VREF+接入稳定的电压参考,那么使用ADC就能测量到精确的电压值。如:精度为12位...
  • 您可能会把模数转换器或者数模转换器缺少输出稳定性原因归咎于实际转换器本身。毕竟,这类器件都非常复杂。但是,请不要太早下结论,因为转换器...这种电路包括一个电压参考,它对转换器性能改变要超出您想象。
  • zigbee协议栈ADC采集外部电压

    千次阅读 热门讨论 2018-07-23 18:01:18
    ADC支持14位模数转换,包含一个多路转换器,8个可独立配置通道、一个参考电压发生器。其特点如下: 1、可选抽取率(采样频率); 2、8个独立输入通道,可接受单端或差分信号; 3、参考电压可选内部单端、外部...

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