分享：STM32F407的ADC真的不够精准吗？教你设置STM32F407的ADC参数使其精度高于千分之一 - OpenEdv-开源电子网

原子的探索者开发教程里ADC一节最后也用红字提出了STM32F407的ADC精度不怎么好。

实际上STM32F407的ADC精准度真的不够吗？如果其精准度不够，那么其系统误差怎么测试计算？

实际上经过我一系列测试后发现：STM32F407的ADC足够精准，通过设置合理的参数之后，其ADC误差完全可以控制在±0.1%之内

上传

点击文件名下载附件

上图有一个错误：右上面2K和1K分压之后接入的是STM32F407的Vref引脚，不是ADC

上面采样分压电阻选得比较大，是出于16选1芯片输出负载能力比较低，并且对测试电路有一定影响的考虑。

另外Vref采样分压电阻选的跟AD采样分压电阻不一致，本来想使用一致的值，后来发现STM32F407的Vref的输入阻抗相当低，

使用220K 和100K分压的话，Vref电压远比分压值低，这说明Rref || 100K远小于100K。手头上没有2.2K的电阻，只好用2K的

这也就使得本次测试AD没能达到“满量程”，当然，在经过分压之前，做了个电压跟随。

测试的方法：在STM32F407的main函数while中2分钟内不停的读取16选1的各个通道的AD值，统计其最高值和最低值。

通过设置不同的ADCCLK和采样保持周期，来分析比较，从而选出相对于电路一定的最合理参数。

程序如下

[mw_shl_code=c,true] u8 ucCnt = 0; u16 uwAdcBtmDrop = 9999; u16 uwAdcTopDrop = 0; unAdcTotal = 0; for(ucAdcAddr = 0; ucAdcAddr < 16; ucAdcAddr++) { SetAdcChl(ucAdcAddr); //设置16选1芯片的通道 uwAdcBtmDrop = 9999; uwAdcTopDrop = 0; unAdcTotal = 0; for(ucCnt = 0; ucCnt < 10; ucCnt++) { uwAdcRslt = GetAdcData(); //采集AD if(uwAdcBtmDrop > uwAdcRslt) { uwAdcBtmDrop = uwAdcRslt; } if(uwAdcTopDrop < uwAdcRslt) { uwAdcTopDrop = uwAdcRslt; } unAdcTotal += uwAdcRslt; } //去掉最小值、最大值，然后求平均 unAdcTotal -= uwAdcBtmDrop; unAdcTotal -= uwAdcTopDrop; unAdcTotal /= 8; if(unAdcTotal > uwAdcTop[ucAdcAddr]) { uwAdcTop[ucAdcAddr] = unAdcTotal; } if(unAdcTotal < uwAdcBtm[ucAdcAddr]) { uwAdcBtm[ucAdcAddr] = unAdcTotal; } }[/mw_shl_code]

最后是采集的结果：

(, 下载次数: 57)

上传

点击文件名下载附件

呃，图片被压缩了，将就着看吧。

通过对上述结果做如下分析：多次采集的最高值和最低值的差足够小的话，那么就能保证STM32F407的ADC足够稳定精准，比如采样保持设置为480个周期时，

多次采集的最高值和最低值的差都不大于3，相对于千分之一（±0.1%）的数值（大约是8），其精度约为0.0366%,远高于千分之一精度。

同时，还有一个现象：0通道的值在采样周期比较短（如3个周期）时，其最大和最小值都远高于0，从而得出如下结论：

1、STM32F407的AD引脚和地之间存在一定的分布电容，该分布电容使得使用220K 和100K分压时，不能将AD引脚的电压“及时地”拉低（因为上一个16选1选择的是16，通道电压最高）

2、STM32F407的AD引脚输入电流有一定要求，或者说AD引脚外部的dv/dt能力要足够高，电流太低将影响AD采集精度或时间。

针对上面第2个结论，我曾经考虑过在STM32F407的AD引脚输入之前添加一个电压跟随，结果电压跟随的dv/dt能力也不够（LM258),后来换成高速运放AD8024，结果使用AD8024后，

整个AD采集结果很差，Max-Min在所有的参数上都高于50，结果方案流产（估计买到假运放或者有哪个地方搞错了，比如运放的使用环境或者理论上出了问题）

最后选择一个合理的参数：通过对整个测量结果的比较，选出一个不影响精度的速度最快设置（也可以处于精度考虑，保留一定预留）

如上述采集结果中ADCCLK=14MHz（6分频），采集保持设置为112个周期时，采集时间最短，并且精度较精准，并且0通道的数值合理（0到2之间）.如上面的图中绿色标出部分

那么是不是大家直接使用该参数就一定适合自己的电路呢？肯定不是

因为大家的电路中外部要采集的数据的dv/dt能力与我的测试电路不一样，肯定会有不一样的“最合理”参数，建议大家跟我一样，做整个范围的测试，从中选出最合理的参数来。

至于原子哥提到的将AD引脚接地，读出的AD值也有几十，我估计电路板布线有一定影响。

我的布线是双层版，模拟输入周围接地，模拟线背面使用覆铜层接地，使得模拟输入线周围全部被“地”包围，最大限度减小干扰。

作者: mack13013 时间: 2015-5-2 10:03
原子,能否申精？

作者: 正点原子 时间: 2015-5-2 10:21
谢谢分享，cool。

作者: STM32VBT6 时间: 2015-5-2 12:43
谢谢分享~~~~
cool，学习了！

作者: shell+ 时间: 2015-5-9 15:00
cool！！！！

作者: mthgh0818 时间: 2015-5-20 08:44
mark一下

作者: maxer555 时间: 2015-6-15 09:51
楼主老兄，你有机会试试多通道+DMA测试，这个跳动似乎更大

作者: mack13013 时间: 2015-6-15 18:54
回复【7楼】maxer555:
---------------------------------
如果跳动大，试试在信号输入前加高精密运放做电压保持吧。尽量使得要测量的电压点的电流输出能力变大，最好能到5mA，估计会稳定些。

我的采集方案没办法用DMA（48通道，太多，前面还有个通道选择芯片）。

作者: 龙之谷 时间: 2015-6-16 08:57
mark--精准ADC测量，谢谢分享~~~

作者: redgrouper 时间: 2015-6-17 13:26
楼主兄，请教几个问题，
(1)你ADC的数据是怎么从MCU拿出来的？用串口送出来吗？
(2)你在帖子里说“在经过分压之前，做了个电压跟随”。为什么在分压前而不是分压后用电压跟随呢？
(3) STM32F407 ADC输入信号驱动能力的要求有没有在什么文档里讲过？

多谢先！

作者: mack13013 时间: 2015-6-17 14:19

回复【10楼】 redgrouper :
---------------------------------
（1）格式化数据之后串口打印或者SD卡存储。我是用串口打印的。
（2）运放是+-12V电源，在分压之前做电压跟随，这样电压跨度可以比较大，运放引起的误差再经过分压之后就比较小了。
假如分压前电压跟随的运放和分压后电压跟随的运放，引起的误差都是0.1V，你选择分压前还是分压后呢？

（3)ST的数据手册(不是参考手册)上有Pin电流特性表，截图吧

(, 下载次数: 60)

上传

点击文件名下载附件

圈出的是最大电流能力，这个最大电流能力以及下面所有IO电流能力总和，大概能让你估算出一个大致的电流范围。如果你的ADC电流输入是pA级别或者10nA以下，可定是不行的。建议1-10mA

作者: XXDJ 时间: 2015-7-8 10:54
楼主的方法相当于将F4的ADC速度降到了F1系列的ADC。网上大家也反映F1的ADC性能不错。
这是否说明了F4的ADC实际上可能还是F1系列的ADC模块，所以速度硬提上去后，ADC的性能就变差了。
如果真是这样，ST在这一点上有点不厚道了。
或者是我们外围电路设计或PCB布局不对，网上不是有人用F4做了示波器吗？
个人意见。

作者: mack13013 时间: 2015-7-10 16:30
回复【12楼】XXDJ:
---------------------------------
其实，我提供的方法是一个找寻你的产品ADC输出稳定的ADC参数设置的方法。
使用该方法测试出你的ADC参数，使用该参数进行ADC，能够保证对任意同一模拟量任意2次的ADC数值输出的差小于一定值。

是不是真的能保证ADC精度高于千分之一？呵呵，抱歉，这个不能保证。

作者: xieyi 时间: 2015-7-10 17:13
收藏，以后可能用得到。

作者: XXDJ 时间: 2015-7-14 09:47
回复【13楼】mack13013:
---------------------------------
嗯，这是寻找ADC最佳性能的一种实践方法。
只是对F4的ADC性能有点失望。因为如果ST只是把F1的ADC模块放到了F4内，然后硬将速度提上去，然后宣传ADC性能有多好，但在大家实际应用中却发现，要想达到稳定性，准确性，对不起，请把速度降下来就可以了，就让人有点难受，好好的一颗F4被拖后腿了，当然对于不需要使用模拟部分的应用来说，F4应该还是很好的。

不知道ST自己出的官方评估板的ADC稳定性如何？有该板的朋友可以做做这个采集稳定性试验。

还有ST官方出的如何提高F4的ADC性能“AN4073”，其判断标准是+/-5LSB，不知是业界通用的还是ST自己为F4设置的。

作者: 魔方奇才 时间: 2015-7-18 21:06
markcool

作者: 盒子 时间: 2015-11-3 14:06
markcool

作者: 战斗机 时间: 2015-11-3 21:46
强人，期待更多这样的文章

作者: it_do_just 时间: 2015-11-3 22:57
mark，谢谢分享

作者: cqr01 时间: 2015-11-16 14:47
分析不错，mark！

作者: xBrain 时间: 2016-1-8 16:22
好好好正想自己测试下，嫌麻烦一直没做

作者: 且听枫 时间: 2016-5-4 10:01
感谢分享！

作者: sunnyway_2008 时间: 2016-5-15 21:49
感觉f4的ADC还不是太好，比如I0频响不够，且信号频率超过2MHz效果很差！不知大家有没有感受！

作者: lufeifeionly 时间: 2016-9-9 17:28
提示: 作者被禁止或删除内容自动屏蔽

作者: JIMK 时间: 2016-11-14 17:34
mark，cool！

作者: myopene 时间: 2017-1-29 00:25
收藏，感谢楼主

作者: qvictory 时间: 2017-2-22 15:05
多谢分享，先收藏了

作者: xyflk 时间: 2017-2-22 22:44

mack13013 发表于 2015-6-17 14:19
回复【10楼】 redgrouper :
---------------------------------
（1）格式化数据之后串口打印或者SD卡 ...

应该在分压后跟随这样可以提高输入阻抗。

作者: xu_zhh 时间: 2017-3-15 11:53
本帖最后由 xu_zhh 于 2017-3-15 11:55 编辑

测量精度应该没问题，我这里用的是1：1分压的电阻，图中的测量值是引入分压电阻后误差的总和。基准电压误差是1-2个mv，再乘以2，大约是在2-4个mv,附图中最大误差9-4，大约是5个mv，一般测量精度需求应该基本满足了。主要注意一下硬件设计，加上软件滤波，应该问题都不大。

作者: 隨颩洏過 时间: 2017-5-11 16:55
本帖最后由隨颩洏過于 2017-5-11 16:57 编辑

问一下大家,F407ADC在保证精度不太差的情况下采样速度能到多大?http://blog.csdn.net/yushuihualaopo/article/details/6968737
另外这篇文章讲到的多个ADC一起使用提高ADC采样精度你用过吗?知道什么意思么?

作者: mack13013 时间: 2017-5-12 13:51
本帖最后由 mack13013 于 2017-5-12 13:54 编辑

隨颩洏過发表于 2017-5-11 16:55
问一下大家,F407ADC在保证精度不太差的情况下采样速度能到多大?http://blog.csdn.net/yushuihualaopo/artic ...

多个ADC一起使用提高ADC采样精度???

他没这么说的吧？他说的是多个ADC一起使用提高ADC采样速度。

稳定的采样速度这个我最高能做到100Ksps，也就是单个ADC的话仅30Ksps左右,还得赶运气（同样的一批板子只有一部分能达到这个速度）。估计使用4层板效果会好些

作者: 隨颩洏過 时间: 2017-5-12 14:41

mack13013 发表于 2017-5-12 13:51
多个ADC一起使用提高ADC采样精度???

他没这么说的吧？他说的是多个ADC一起使用提高ADC采样速度。

100K?间隔10us采样一次?这么慢?
我现在需要采集200KHz的0~3V的类似正弦信号的包络信号的幅值,请问你有什么好的方法么?

作者: mack13013 时间: 2017-5-12 23:52

隨颩洏過发表于 2017-5-12 14:41
100K?间隔10us采样一次?这么慢?
我现在需要采集200KHz的0~3V的类似正弦信号的包络信号的幅值,请问你有什 ...

STM32F4的ADC都比的，基本上在稳定的前提下，跟STM32F1的速度差不多了，外围布线已经像照顾祖宗一样了，还是没办法在官方数据提供的最高速度下保持稳定，而且这货输入阻抗还贼JB小，不跟随的话，采集信号输出阻抗稍高，ADC就影响采集信号。

建议换其他的不那么坑的MCU或者使用外部ADC芯片,当然，如果你采集的信号能做硬件DSP的话，先硬件处理一下，虽然调试难一些，但是可靠性要高许多。

作者: 口蚂 时间: 2017-6-20 19:32
mark一下，留图留种，好文章。

作者: gaozhao211 时间: 2017-6-21 14:59
果然是精华

作者: 还是看不穿 时间: 2017-6-23 10:32
mark

作者: 网络孤客 时间: 2017-6-24 17:19
cool，谢谢。

作者: ipgsky 时间: 2017-7-3 09:18
(, 下载次数: 5)

上传

点击文件名下载附件 stm32f407采集端接地的采集值，这个应该属于比较精准的吧。

作者: mack13013 时间: 2017-7-3 16:09

ipgsky 发表于 2017-7-3 09:18
stm32f407采集端接地的采集值，这个应该属于比较精准的吧。

这个应该是不错了，只有LSB变动
你试试采集完满Vref，然后迅速采集0V，看下外围电路的动态响应是不是能跟的上。

作者: Widow 时间: 2018-4-20 09:11
cool，mark

作者: ptx0315 时间: 2018-9-26 11:00
[img=240,240]C:\Users\Administrator\Desktop\tu[/img
芯片stm32f407,2路采集接地，偶尔还是有比较大的跳变。

作者: edmund1234 时间: 2018-9-26 14:00
一般码农都有这特质，硬件I2C调不好就说I2C硬件有关bug， ADC不会用就说ADC不准，难道你让他跟老板说是因为他不懂么

作者: 好好学习呀 时间: 2018-9-26 16:18
昨天在QQ群看到他们的宣传如下，有知道的吗，给个意见
张飞马达驱动众筹已经突破40W销量，已有1000多个工程师参与了众筹学习，4天后活动将正式结束！众筹活动结束之后立即恢复原价。
众筹参与地址☛：http://z.elecfans.com/220.html（最后4天）

众筹回报实物：马达驱动开发板（保护马达驱动开发板一块，烧录仿真器一块，48W开关电源一台）视频教程：直流无刷电机原理图设计：10小时直流无刷电机Pcb设计：10小时方波有位置直流无刷电机软件设计及调试：10小时方波无位置直流无刷电机软件设计及调试：15小时
原理图：从无到有边画边讲，不放过每一个细节Layout：从无到有手把手教，每一根线都会讲出它的道理程序代码：从无到有一行一行敲出，边敲边讲解，每一行代码都会有中文注释

从原理图 - PCB Layout - 程序让你360°无死角学习



作者: JOHNJOHN 时间: 2019-2-12 13:41
非常感谢

作者: epsilon 时间: 2020-3-27 00:43
最近搞一个板子直接串电阻检测电流，输出只有20mv，之前F1停稳的，同样的电路用407直接接地就20几个的跳动……，我已经把时钟，采用时间，电容，走地，屏蔽各种都加一圈，线性供电就是有跳动，而且吧这个跳动如果把Flash prefetch打开会更频繁，但是数值倒是没超过30的时候，就是20几个再跳……当然解决方法很多了，加放大，把有用信号幅度提上来就行，这里只讨论407这方面是不是真的差一些呢

作者: epsilon 时间: 2020-3-27 00:48
我直接接地也会有20几个，关掉Flash prefetch会少一些但还是会跳，同样的板子F1就好好的只有1个2个

作者: xyang18 时间: 2020-8-6 11:00

epsilon 发表于 2020-3-27 00:43
最近搞一个板子直接串电阻检测电流，输出只有20mv，之前F1停稳的，同样的电路用407直接接地就20几个的跳动 ...

我用的是F413,跳动量能在50,就算把采集管脚直接接地,也会跳到50

作者: cxs0913 时间: 2021-1-5 21:48
先mark下

作者: cxs0913 时间: 2021-1-5 21:52

作者: jiqirenkaifa 时间: 2021-4-18 20:52
赞一下

作者: pdbq 时间: 2021-7-20 19:04
666厉害呀

作者: gling 时间: 2022-5-24 09:29
先mark下

欢迎光临 OpenEdv-开源电子网 (http://47.111.11.73/)