SAR ADC內部結構介紹

前言

用了這么久ADC,從沒細看過ADC的內部原理和如何獲得最佳精度，今天看到一篇ST的官方文檔講的不錯，這里整理分享給大家。

SAR ADC內部結構

STM32 微控制器中內置的ADC使用SAR(逐次逼近)原則，分多步執行轉換。轉換步驟數等于ADC轉換器中的位數。每個步驟均由ADC時鐘驅動。每個ADC時鐘從結果到輸出產生一位。ADC的內部設計基于切換電容技術。

下圖介紹了ADC的工作原理。下面的示例僅顯示了逼近的前面幾步，但是該過程會持續到LSB為止。

SAR切換電容ADC的基本原理(10位ADC示例)，帶數字輸出的ADC基本原理圖如下。

采樣狀態

采樣狀態：電容充電至電壓VIN。Sa切換至VIN，采樣期間Sb開關閉合。

保持狀態

保持狀態：輸入斷開，電容保持輸入電壓。Sb開關打開，然后S1-S11切換至接地且Sa切換至VREF。

逐次逼近

1、第一個逼近步驟。S1切換至VREF。VIN與VREF/2比較如下圖。

2、如果MSB = 0，則與?VREF進行比較，S1切換回接地。S2切換至VREF。

3、如果MSB = 1，則與?VREF進行比較，S1保持接地。S2切換至VREF。

重復如上步驟，直到LSB為止。可以簡單理解為二分法逐次進行輸入電壓與參考電壓的比較。首次于VREF/2比較，下次比較根據上次比較結果決定，如果MSB=1則與?VREF比較。如果MSB=0則與?VREF比較。后面決定與1/8VREF 3/8VREF、 5/8VREF、 7/8VREF之一做比較。循環直到輸出LSB為止。

審核編輯：湯梓紅

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