STM32F103系列微控制器内置的ADC（模数转换器）是一种12位精度的逐次逼近型（SAR）模数转换器，其工作原理可概括如下：

1. ADC核心结构

• 逐次逼近寄存器（SAR）：通过二分法逐步逼近输入模拟电压，确定数字输出。
• 比较器：将输入电压与内部DAC生成的参考电压进行比较。
• 采样保持电路（Sample & Hold）：在转换前对输入信号进行采样并保持稳定。
• 控制逻辑：管理转换时序、触发方式等。

2. 工作流程

1. 触发启动
   ADC转换可由软件触发（如寄存器写操作）或硬件触发（如定时器、外部中断）。例如，配置为定时器触发可实现周期性自动采样。

2. 采样阶段

   • 输入信号通过模拟多路开关连接到采样保持电路。
   • 采样时间由寄存器配置（如SMPx位），需确保电容充电至稳定状态。

3. 转换阶段

   • SAR通过逐次比较法，在12个时钟周期内完成12位数字量的确定。
   • 转换结果存储于数据寄存器（ADCx_DR），支持左对齐或右对齐格式。

4. 中断/DMA处理

   • 转换完成后可触发中断或DMA请求，实现高效数据传输。

3. 关键特性

• 多通道支持

  • 支持最多18个外部通道（具体数量依型号而定）和2个内部通道（温度传感器、参考电压）。
  • 可通过扫描模式自动切换多通道，或注入通道实现高优先级采样。

• 参考电压

  • 外部参考电压（VREF+、VREF-）或默认使用内部VDDA和VSSA（需确保电源稳定以减少噪声）。

• 时钟源

  • ADC时钟由APB2总线分频得到，最大允许14 MHz。例如，若APB2时钟为72 MHz，需设置分频系数为6（72/6=12 MHz）。

• 转换时间计算

  • 总时间 = 采样时间 + 12.5个时钟周期。
  • 例如：采样时间设为55.5周期，时钟12 MHz时，转换时间 = (55.5 + 12.5) / 12e6 ≈ 5.67 μs。

4. 工作模式

• 单次模式：触发后仅转换一次。
• 连续模式：自动重启转换，适合实时监控。
• 扫描模式：按配置顺序自动转换多通道。
• 间断模式：按组分段转换，节省功耗。

5. 校准与精度

• 校准流程：上电后需执行校准（设置ADCAL=1），以消除内部误差。
• 提高精度：
  • 缩短信号源与ADC引脚的距离，降低阻抗。
  • 添加滤波电路抑制噪声。
  • 避免高频数字信号干扰（如GPIO翻转）。

6. 典型应用场景

• 电池电压监测
• 温度传感器（如NTC）读取
• 光敏电阻、电位器等模拟信号采集

注意事项

• 确保VDDA和VSSA供电稳定（推荐使用独立滤波电路）。
• 若使用内部参考电压，需在代码中启用并校准。
• 多通道切换时，需预留足够采样时间以适应不同信号源阻抗。

通过合理配置触发方式、采样时间和时钟分频，可优化ADC性能以满足具体应用需求。