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adc 采样时间 采样周期 采样频率计算.pdf

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ADC 转换就是输入模拟的信号量,单片机转换成数字量。读取数字量必须等转换完成后, 完成一个通道的读取叫做采样周期。采样周期一般来说=转换时间+读取时间 。而转换时间=采样时间+12.5 个时钟周期。采样时间是你通过寄存器告诉 stm32 采样模拟量的时间,设置越长越精确 一 STM32 ADC 采样频率的确定 1. : 先看一些资料,确定一下 ADC 的时钟: (1),由时钟控制器提供的 ADCCLK 时钟和 PCLK2(APB2 时钟)同步。 CLK 控制器为 ADC 时钟提供一个专用的可编程预分频器。 (2) 一般情况下在程序 中将 PCLK2 时钟设为 与系统时钟 相同 /* HCLK = SYSCLK */ RCC_HCLKConfig(RCC_SYSCLK_Div1); /* PCLK2 = HCLK */ RCC_PCLK2Config(RCC_HCLK_Div1); /* PCLK1 = HCLK/2 */ RCC_PCLK1Config(RCC_HCLK_Div2); (3)在时钟配置寄存器(RCC_CFGR) 中 有 为 ADC 时钟提供一个专用 的可编程预分器
位 15:14 ADCPRE:ADC 预分频 由软件设置来确定 ADC 时钟频率 00:PCLK2 2 分频后作为 ADC 时钟 01:PCLK2 4 分频后作为 ADC 时钟 10:PCLK2 6 分频后作为 ADC 时钟 11:PCLK2 8 分频后作为 ADC 时钟 我们可对其进行设置 例如: /* ADCCLK = PCLK2/4 */ RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div4); 另外 还有 ADC 时钟使能设置 /* Enable ADC1, ADC2 and GPIOC clock */ RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1 | RCC_APB2Periph_ADC2 | RCC_APB2Periph_GPIOC, ENABLE); (4)16.7 可编程的通道采样时间 ADC 使用若干个 ADC_CLK 周期对输入电压采样,采样周期数目可以通过 ADC_SMPR1 和 ADC_SMPR2 寄存器中的 SMP[2:0]位而更改。每个通道可以以 不同的时间采样。 总转换时间如下计算: TCONV(转换时间) = 采样时间+ 12.5 个周期 例如: 当 ADCCLK=14MHz 和 1.5 周期的采样时间:
TCONV = 1.5 + 12.5 = 14 周期= 1μs SMPx[2:0]:选择通道 x 的采样时间 这些位用于独立地选择每个通道的采样时间。在采样周期中通道选择位必须保持不变。 000:1.5 周期 100:41.5 周期 001:7.5 周期 101:55.5 周期 010:13.5 周期 110:71.5 周期 011:28.5 周期 111:239.5 周期 注: – ADC1 的模拟输入通道 16 和通道 17 在芯片内部分别连到了温度传感器和 VREFINT。 – ADC2 的模拟输入通道 16 和通道 17 在芯片内部连到了 VSS。 2. 具体分析如下: (1)我们的输入信号是 50Hz (周期为 20ms),初步定为 1 周期 200 个采样点,(注: 一周期最少采 20 个点,即采样率最少为 1k),每 2 个 采样点间隔为 20ms /200 = 100 us ADC 可编程的通道采样时间 我们选最小的 1.5 周期,则 ADC 采样周期一周期大小为 100us /1.5=66us 。 ADC 时钟频率为 1/66us =15 KHz。 ADC 可编程的通道采样时间 我们选 71.5 周期,则 ADC 采样周期一周期大小为 (100us /71.5) 。 ADC 时钟频率为 7.15MHz。
(2)接下来我们要确定系统时钟:我们 用的是 8M Hz 的外部晶振做时钟源(HSE), 估计得 经过 PLL 倍频 PLL 倍频系数分别为 2 的整数倍,最大 72 MHz。为了 提高数 据 计算效率,我们把系统时钟定为 72MHz,(PLL 9 倍频)。则 PCLK2=72MHz,PCLK1=36MHz; 我们通过设置时钟配置寄存器(RCC_CFGR) 中 有 为 ADC 时钟提供一个专用的可编程预 分器,将 PCLK2 8 分频后作为 ADC 的时钟,则可知 ADC 时钟频率为 9MHz 从手册可知: ADC 转换时间: STM32F103xx 增强型产品:ADC 时钟为 56MHz 时为 1μs(ADC 时钟为 72MHz 为 1.17μs) (3)由以上分析可知:不太对应,我们重新对以上中 内容调整,提出如下两套方案: 方案一:我们的输入信号是 50Hz (周期为 20ms),初步定为 1 周期 2500 个采样点, (注:一周期最少采 20 个点,即采样率最少为 1k),每 2 个 采样点间隔为 20ms /2500 = 8 us ADC 可编程的通道采样时间 我们选 71.5 周期,则 ADC 采样周期一周期大小为 8us /71.5 。 ADC 时钟频率约为 9 MHz。 将 PCLK2 8 分频后作为 ADC 的时钟,则可知 ADC 时钟频率为 9MHz 方案二:我们的输入信号是 50Hz (周期为 20ms),初步定为 1 周期 1000 个采样点, (注:一周期最少采 20 个点,即采样率最少为 1k) ,每 2 个 采样点间隔为 20ms /1000= 20 us ADC 可编程的通道采样时间 我们选 239.5 周期,则 ADC 采样周期一周期大小为
20us /239.5 。 ADC 时钟频率约为 12 MHz。 将 PCLK2 6 分频后作为 ADC 的时钟,则可知 ADC 时钟频率为 12MHz
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