没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
首页AN2668_通过过采样来提高STM32的ADC精度 - 应用笔记.pdf_英中.pdf
STM32官方应用笔记翻译版。 基于 STMicroelectronics STM32F1 系列、STM32F3 系列和 STM32Lx 系列 Cortex -M3 的微控制器 嵌入了一个 12 位增强型模数转换器,采样速率最高可达 Msamples/s。对于大多数应用,这种分辨率已 经足够,但在某些需要更高精度的情况下,可以采用过采样和抽取输入信号的概念,以节省外部模数转 换器解决方案的使用并降低应用功耗
资源详情
资源评论
资源推荐

AN2668
应用笔记
改进 STM32F1 系列、STM32F3 系列和 STM32Lx 系列
过采样 ADC 分辨率
介绍
基于 STMicroelectronics STM32F1 系列、STM32F3 系列和 STM32Lx 系列 Cortex -M3 的微控制器
嵌入了一个 12 位增强型模数转换器,采样速率最高可达 Msamples/s。对于大多数应用,这种分辨率已
经足够,但在某些需要更高精度的情况下,可以采用过采样和抽取输入信号的概念,以节省外部模数转
换器解决方案的使用并降低应用功耗。
本应用笔记给出了两种提高模数转换器分辨率的方法。这些技术基于相同的原理:用最大 1 MHz 模数转
换器能力对输入信号进行过采样,并抽取输入信号以提高其分辨率。
本应用笔记中给出的方法和嵌入式软件(STSW-STM32014)适用于中高密度 STM32F1 系列产品以及所
有 STM32F3 系列和 STM32Lx 系列产品。应用笔记末尾给出了一些具体提示,以利用数模转换器外设
和模数转换器双模在一些 STM32F1 系列、STM32F3 系列和 STM32Lx 系列器件中的实现。
本应用笔记分为两个主要部分:第一部分描述过采样如何提高模数转换器指定的分辨率,第二部分描述实
现不同可用方法的指南,并给出在 STM32F1 系列、STM32F3 系列和 STM32Lx 系列器件上实现这些
方法的嵌入式软件流程图。
2017 年 12 月 DocID14183 Rev 3 1/23
www.st.com
目录 AN2668
内容
1 一般信息。。。。。。。
2 模数转换器信号的定义
3 奈奎斯特定理和过采样。。。。。。
4 使用白噪声的过采样。
5 使用三角形 di 的过采样
6 比较第一种和第二种方法。。
7 个提示。。。。。。。。。。。。。。。。
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5

信噪比。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。5
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。6
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7
4.1 带白色输入噪声的过采样信号的信噪比。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7
4.2 抽
取。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
。。。。。7
4.3 这种方法何时有效?。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。8
4.4 STM 32 f1 系列、STM32F3 系列和 STM32Lx 系列设备上的方法实
施。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。9
4.4.1 使用嵌入白噪声的软件流程图进行过采样。。。。。10
4.4.2 使用白噪声结果评估的过采样。。。。。。。。。。。。。。。。。11 岁
瑟。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13 岁
5.1 这种方法何时起作用?。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14
岁
5.2 STM 32 f1 系列、STM32F3 系列和 STM32Lx 系列设备上的方法实
现。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。14 岁
5.2.1 使用三角形抖动嵌入式软件流程图的过采样。。。14 岁
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。17 岁
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18
7.1 片内模数转换器分辨率可以增加的最大位数是多
少?。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。18
7.2 利用 STM32 数模转换器实现。。。。。。。。。。。。。。。。。。18
7.3 利用 STM32F1 系列、STM32F3 系列和 STM32L4 系列双模数转换器模式实
现。。。。。。。。。。。。。。19 岁
7.4 利用 STM32L0 系列硬件模数转换器过采样实
现。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。19 岁
附录一量化误差。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
20 岁

修订历
史。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
。。。。。。。。22 岁
2/23 DocID14183 Rev 3
AN2668 表格列表
表格列表
表 1 使用白噪声的过采样与过采样的关系表 2。文档修订历史。。。。。。。。。。。。。。。
使用三角形抖动。。。。。。。。。。。。。
17 .。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。22 岁
DocID14183 Rev 3 3/23
图清单 AN2668
数字列表
图 1。过采样对分位数的影响
图 2 .直方图分
析。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
。。。。。。
图 3 .DC 直方图分析= 1.65
伏。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
图 4 .使用白噪声流程图进行过采样。。。。。。图 5 .增加 1 位斜坡采样。。。。。。。。。。图 6 .增
加 2 位斜坡采样。。。。。。。。。图 7 .如何通过添加三角形来执行过采样图 8。ad 对过采样的硬件要
求图 9。使用三角形抖动流程图的过采样。。。。图 10。过采样对量化误差的影响。。。
噪音。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。7
。。。。。。9
10
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。11 岁
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12 岁
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。12 岁
r 信号。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。13 岁
发出三角信号。。。。。。。。。。。。。。。14 岁

。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。15 岁
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。21 岁
4/23 DocID14183 Rev 3
AN2668 一般信息
1 一般信息
本应用笔记适用于基于 Arm 的设备。
2 模数转换器信噪比的定义
模数转换器在有限数量的数字字中给出模拟信号的表示。由于数字域由必须呈现连续信号的有限数量的
字表示,转换步骤引入了模数转换器输入范围和分辨率的量化误差函数。
对于理想的模数转换器,量化误差在 0.5 LSB 之间。在输入信号在采样之间通过许多电平变化,并且采
样率与输入频率不同步的情况下,量化误差可以被认为是白噪声,其能量从 DC 域均匀地扩散到采样频
率的一半。有关密度计算的更多细节,请参考附录 A。
信噪比是模数转换器噪声与输入信号功率的比值。对于理想的模数转换器,假设信噪比等于输入信号的
量化噪声(不考虑其他噪声源)。结果表明,对于满量程正弦信号,模数转换器信噪比最大,由以下公式给
出:
信噪比,其中 N 为模数转换器分辨率。dB = 6.02N 1.76 +
可以容易地注意到,当信噪比增加时,模数转换器的有效位数增加。
对于真正的模数转换器,必须考虑不同的误差源:失调、增益、INL(积分非线性)和 DNL(微分非线性)。
STM32F1 系列、STM32F3 系列和 STM32Lx 系列数据手册中有这些错误的简要说明。这些误差会降
低理想的模数转换器分辨率,并决定模数转换器的实际有效位数。
提高信噪比可以提高模数转换器的有效位数。
以下部分说明以高于奈奎斯特频率的速率采样输入信号可以提高信噪比。奈奎斯特频率将在下一段介绍。
DocID14183 Rev 3 5/23
奈奎斯特定理和过采样 AN2668
3 奈奎斯特定理和过采样
奈奎斯特定理指出,为了重建模拟输入信号,必须以大于输入信号最大频率分量两倍的频率 fS(采样频
率)对信号进行采样。
不符合奈奎斯特定理会导致混叠效应,模拟信号无法从输入样本中完全重构。因此,对于大多数应用,
ADC 输入端需要一个低通滤波器来过滤低于采样频率一半的频率。很难用低采样频率处理滤波器约束。
剩余19页未读,继续阅读













安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制

评论0