武汉芯源CW32F030内部ADC精度是如何达到惊人的1mV？

CW32F030是武汉芯源半导体推出的基于Cortex®-M0+ 内核32位微处理器，内部集成一个 12 位精度，最高 1M SPS 转换速度的逐次逼近型模数转换器；最多支持16通道转换；支持4路参考电压源选择：VDDA、ExRef、内置1.5V参考电压、内置2.5V参考电压；同时内置信号跟随器，能满足高阻抗信号测量需求。

 

功能框图如下：

 

在实际应用中ADC采样精度性能指标受多因素影响，要达到ADC的高性能，需要妥善处理硬件和软件。

硬件方面

1.稳定的参考电压源，推荐选用电池或者高性能的稳压源给VDDA供电；

2.VDDA引脚并接4.7uF和100nF陶瓷电容到GND，最大程度消除噪声干扰；

3.如条件许可，应将信号源和参考电压源以屏蔽线接入到ADC输入通道和VDDA引脚；

4.靠近芯片的ADC输入通道引脚附近增加100nF陶瓷电容到GND，消除空间的辐射干扰。 

软件方面

1.选择VDDA为参考电压源；

2.ADC采样率尽量低，ADC工作时钟可采用128分频，采样周期选择10个；

3.在采样转换时，除了ADC模块外 ，其它外设都不要打开，采样数据先缓存在RAM中，采样到一定量的数据后再初始化串口，将数据通过串口发送出来；

4.在启动ADC转换后，MCU要进入Sleep休眠状态（MCU停止运行），最大程度的减小噪声。

5.ADC转换完成后，转换完成中断唤醒MCU，初始化串口，将ADC转换结果输出。

 

关键代码设计如下：

//配置ADC

__RCC_ADC_CLK_ENABLE(); 

//ADC初始化

ADC_StructInit(&ADC_InitStructure);

//ADC工作时钟配置

ADC_InitStructure.ADC_ClkDiv = ADC_Clk_Div128;   //269Hz

 

ADC_WdtInit(&ADC_WdtStructure);

 

//配置单通道转换模式

ADC_SingleChStructure.ADC_DiscardEn= ADC_DiscardNull;

ADC_SingleChStructure.ADC_Chmux= ADC_ExInputCH0;//选择ADC转换通道，AIN1:PA00

ADC_SingleChStructure.ADC_InitStruct= ADC_InitStructure;

ADC_SingleChStructure.ADC_WdtStruct= ADC_WdtStructure;

 

ADC_SingleChOneModeCfg(&ADC_SingleChStructure);   //初始化单通道单次采样

ADC_ITConfig(ADC_IT_EOC, ENABLE);     //使能ADC的EOC中断

 

ADC_EnableIrq(ADC_INT_PRIORITY);      

ADC_ClearITPendingAll();

 

ADC_Enable();    //ADC模块使能

 

SysTickDelay(2);   //延时2S

 

CW_ADC->START = 0X01;   //启动ADC开始转换

 

SCB->SCR = 0;      // MCU进入Sleep状态

__WFI();

 

本次测试中，配置系统时钟为1M，ADC采样时钟分频比设置为128，采样时钟10个周期，计算ADC的采样率为=1000000/128/29=269Hz。

使用精密稳压电源（GPP-2323）给VDD和VDDA供电，稳压源设置输出电压为3.30V，用普通测试线双绞后接入（如有测试条件建议用同轴线接入），实测引脚电压为3.299V；待测信号源用1节干电池提供，用同轴线接入，实测引脚电压为1.615V。

测试10次，每次测试100个数据，实测结果如下：

 

 

由测试结果可以看到，10次共1000次采样，最大采样值为2006，最小采样值为2003，采样值变化仅仅4LSB，集中度非常高。如下图所示：

 

下面分析一下实际的测试误差。

采样值2006对应：2006*3.299/4095=1.616V

采样值2003对应：2003*3.299/4095=1.614V

和信号源电压1.615V相比，最大相差正负1mV。

可见CW32F030芯片的ADC性能非常好，能满足常规mV级别应用。