STM32F37x/38x SDADC 应用笔记

### STM32F37x/38x SDADC 应用笔记 #### 前言 本应用笔记旨在提供关于STM32F37x/38x系列微控制器中集成的Sigma-Delta模数转换器(SDADC)的详细信息及应用案例。该系列微控制器基于32位ARM Cortex-M4内核，支持DSP指令和FPU浮点运算单元，运行频率可达72MHz。此外，它还集成了高级模拟外设，其中包括一个16位的Sigma-Delta ADC。 #### 1. Sigma-Delta 转换器基础 Sigma-Delta ADC是一种高分辨率模数转换器，通过过采样和噪声整形技术来提高转换精度。这种技术将输入信号的带宽扩展到远高于所需信号带宽的范围，从而有效地将量化噪声转移到较高频段，再通过数字滤波器去除这些噪声。 #### 2. 16 位 SDADC 概述 ##### 2.1 主要特性 **2.1.1 时钟选择** SDADC可以由不同的时钟源驱动，包括系统时钟、PLL时钟或外部时钟。这提供了灵活性，可以根据应用需求选择最合适的时钟源。 **2.1.2 输入模式** SDADC支持多种输入模式，包括单端输入、差分输入和伪差分输入。每种模式适用于不同类型的应用场景。例如，在需要高共模抑制比的应用中，差分输入模式更为适合。 **2.1.3 SDADC 电压参考** SDADC支持内部和外部电压参考。内部参考通常用于简化电路设计并减少外部组件的数量。而外部参考则允许更灵活地设置转换范围，适用于对精度有更高要求的应用。 **2.1.4 校准** 为了确保高精度的转换结果，SDADC提供了一种校准机制，以补偿由于温度变化或其他因素引起的偏移误差。用户可以通过软件接口启动校准过程，并根据需要定期执行校准。 **2.1.5 匹配阻抗** 在某些情况下，为了优化信号传输，可能需要考虑输入端口的匹配阻抗。SDADC设计时考虑到了这一点，确保了良好的信号完整性。 **2.1.6 低功耗模式** SDADC具有低功耗模式，可以在不使用时降低功耗，这对于电池供电的设备尤为重要。通过软件配置，可以在需要时启用或禁用此模式。 #### 3. Sigma-delta (SD) vs. 逐次逼近型 (SAR) 模数转换器 SDADC与传统的逐次逼近型ADC相比，具有以下特点： - **更高的分辨率**：通过过采样和噪声整形技术，SDADC能够达到比SAR ADC更高的有效位数(ENOB)。 - **更低的成本**：SDADC通常使用较简单的模拟电路设计，这有助于降低成本。 - **更高的线性度**：SDADC的非线性误差较小，更适合于需要高精度的应用场景。 - **更大的带宽需求**：SDADC需要较高的采样率才能实现其优势，因此在信号处理链中可能需要更快的数字滤波器和其他组件。 #### 4. 应用程序示例 **4.1 温度测量** 使用PT100热电阻进行温度测量是一种常见应用。PT100热电阻的电阻值随温度的变化而变化，通过精密的SDADC可以准确地测量这一变化。利用STM32F37x/38x的SDADC，可以轻松实现高精度的温度监测。 **4.2 压力测量** 对于需要精确压力测量的应用，可以采用MPX2102A压力传感器。这种传感器将压力变化转换为电压变化，通过SDADC可以实现高精度的压力读取。例如，在医疗设备或工业自动化系统中，这样的测量是非常关键的。 **4.3 录音机** 在音频录制领域，SDADC的高分辨率和低噪声特性使得它非常适合于高质量音频采集。通过使用STM32F37x/38x的SDADC，可以实现清晰无噪的声音录制功能。 **4.4 心电图（ECG）捕获** 在医疗设备中，如心电图监测器，高精度和低噪声的SDADC是必不可少的。STM32F37x/38x的SDADC可以精确捕捉心脏电信号，为医生提供准确的诊断信息。 STM32F37x/38x系列微控制器中的SDADC是一个非常强大的工具，适用于多种高精度模拟信号处理应用。通过深入了解其特性和应用场景，开发人员可以充分利用这个资源来创建高质量的产品和服务。