RA6T2的16位模数转换器操作 [1] 简介，A/D转换器概述

简介

本系列文章将描述RA6T2上的模数转换器 (ADC) 操作，重点介绍了支持16位深度分辨率的转换方法。首先简要说明了用于提高A/D分辨率的过采样技术，然后深入介绍了过采样功能（内置于RA6T2上的ADC中）的详细信息。本系列内容涵盖了用于在16位深度模式下捕获数据的关键配置，并详细介绍了用于确保正常工作的重要功能。

本系列文章附带的示例代码包含2个项目：一个项目演示在过采样模式下以16位深度运行ADC，另一个项目演示在SAR模式下以12位深度运行ADC作为性能对照。

目标器件

RA6T2

所需资源

要构建和运行本应用笔记附带的示例项目，需准备以下软硬件：

开发工具和软件：

• e2 studio IDE，版本 2022-10 (22.10.0) 或更高版本

• RA 产品家族灵活配置软件包 (FSP) 版本4.2.0或更高版本

• J-Link RTT Viewer，版本 7.86b或更高版本

FSP和e2 studio捆绑在一个可下载平台安装程序中，您可复制下方链接到浏览器中打开进入瑞萨网站获取：

https://www.renesas.cn/cn/zh/software-tool/flexible-software-package-fsp

硬件：

• RA6T2（240MHz Arm Cortex-M33 TrustZone，面向电机控制的高实时引擎）

• MCK-RA6T2（RTK0EMA270S00020BJ – 适用于 RA6T2 MCU 系列的瑞萨灵活电机控制套件）

• USB-C转USB-A电缆

• 运行Windows 10的主机PC

前提条件和目标受众

本系列内容的读者应具备一定的瑞萨e2 studio IDE和RA产品家族灵活配置软件包 (FSP) 使用经验。在执行本系列内容中的操作步骤之前，请先按照《FSP用户手册》中的步骤操作，以编译和运行Blinky项目。

这样可以帮助您熟悉e2 studio和FSP，并确认所用电路板的调试连接能否正常运行。此外，您还应具备一些与A/D转换相关的模拟主题的理论背景。

目标受众为想要利用RA6T2上的16位ADC模块开发应用的用户。

目录

A/D转换器概述

配置RA6T2 ADC模块

应用项目简介

运行应用项目

验证应用项目

性能分析

参考资料

1  A/D转换器概述

模数转换器（A/D转换器，ADCs）是数据采集系统 (DAQs) 的组成部分，其功能是捕获模拟信号并将其转换为离散数字信号。ADC可将模拟电压转换为数字，以供处理器根据需要对这些值执行以下操作：存储、显示或进一步分析捕获的数字信号。

1.1 A/D转换器特性分析

A/D转换器通常具有三个固有特性：输入电压范围、离散值的分辨率，以及转换速率。

输入电压范围定义了ADC可接受的模拟输入电压范围，即可以转换为数字值的范围。输入电压范围的最大值取决于ADC系统使用的参考电压；通常，输入电压上限等于内部参考电压值。在RA6T2中，VREFH0是输入模拟参考电压电源，根据电气特性，其范围定义在 [2.7V, 3.6V]。

A/D转换器的分辨率是指检测到的最小增量电压测量结果，它会导致转换后的数字输出值发生变化。ADC的分辨率取决于用于存储数字转换值的位数。对于具有n位分辨率的ADC，可以用数字形式表示 2n数值。

转换速率（也称为采样率）描述的是将模拟输入转换为数字表示所需的时间量，按照所需的时钟周期数来记录。通常，此值表示为每秒可完成的 A/D 读数数量（以赫兹为单位）。转换率对于根据奈奎斯特规则分析可接受的AC信号输入频率尤其重要，可用于避免产生混叠等不需要的伪影。

1.2 模拟输入类型

大多数模拟信号要么以单个模拟电压的形式进行单线传输，要么以两个模拟电压之差的形式进行双线传输。RA6T2上的ADC支持单端输入和差分输入两种形式。

1.2.1 单端输入

单端输入ADC用于转换模拟信号源电压与模拟参考接地电压之差。单端输入的实现最具成本效益，但信号对电磁干扰产生的噪声十分敏感。 

1.2.2 差分输入

差分输入ADC用于转换两个互补信号（即非反相输入和反相输入）之间的差分电压。差分输入的实现成本较高，但其性能更优，抗信号中的噪声能力更强。