stm32f3差分adc

STM32F3 系列微控制器的差分 ADC 配置及使用指南如下：

一、差分 ADC 简介

差分 ADC 通过测量两个输入引脚（正端 INP 和 负端 INN）之间的电压差来工作，能有效抑制共模噪声，适用于高精度或小信号测量（如传感器信号、电流检测等）。

二、STM32F3 差分 ADC 特性

分辨率：通常为 12 位，部分型号支持更高精度模式。
差分输入范围：取决于参考电压（VREF），通常为 ±VREF（例如 VREF = 3.3V 时，量程为 ±3.3V）。
数据格式：结果以二进制补码形式输出，需转换为有符号整数。
内置功能：部分型号支持 PGA（可编程增益放大器），可放大微弱信号。

三、配置步骤（以 HAL 库为例）

1. 硬件连接

将信号正端接 ADCx_INP 引脚，负端接 ADCx_INN 引脚（具体引脚参考数据手册）。
确保共模电压在 ADC 允许范围内（通常为 0V ≤ (INP + INN)/2 ≤ VREF）。

2. CubeMX 配置

启用 ADC 模块，选择 Differential Mode。
配置采样时间（根据信号频率调整，较长采样时间可提高精度）。
设置对齐方式（左对齐或右对齐）。
若使用 PGA，需启用并设置增益倍数。

3. 代码实现

// 1. ADC 初始化
ADC_HandleTypeDef hadc;
hadc.Instance = ADC1;  // 选择 ADC 实例
hadc.Init.Resolution = ADC_RESOLUTION_12B;
hadc.Init.DataAlign = ADC_DATAALIGN_RIGHT;  // 右对齐
hadc.Init.ContinuousConvMode = DISABLE;     // 单次转换
HAL_ADC_Init(&hadc);

// 2. 配置差分通道
ADC_ChannelConfTypeDef sConfig;
sConfig.Channel = ADC_CHANNEL_1;            // 选择差分通道号
sConfig.Rank = 1;
sConfig.SamplingTime = ADC_SAMPLETIME_480CYCLES;
sConfig.Differential = ADC_DIFFERENTIAL_ENABLE;  // 启用差分模式
HAL_ADC_ConfigChannel(&hadc, &sConfig);

// 3. 校准 ADC
HAL_ADCEx_Calibration_Start(&hadc, ADC_SINGLE_ENDED);

// 4. 启动转换并读取结果
HAL_ADC_Start(&hadc);
if (HAL_ADC_PollForConversion(&hadc, 100) == HAL_OK) {
  int16_t raw_value = (int16_t)HAL_ADC_GetValue(&hadc);  // 注意符号扩展
  float voltage = (raw_value * 3.3f) / 4096.0f;         // 转换为实际电压（假设 VREF=3.3V）
}

四、注意事项

输入保护：确保 INP 和 INN 的电压差不超过 ±VREF，否则可能损坏 ADC。
抗干扰设计：
- 使用差分走线，并尽量缩短信号路径。
- 在输入端添加滤波电容（如 100nF）。
校准：上电后执行校准（HAL_ADCEx_Calibration_Start），减少偏移误差。
数据格式处理：若结果为负数，需将其转换为有符号整数（如 int16_t）。

五、常见问题

读数异常：
- 检查是否启用差分模式（sConfig.Differential = ADC_DIFFERENTIAL_ENABLE）。
- 确认引脚是否支持差分输入（参考数据手册）。
噪声干扰：
- 增加采样时间或启用硬件平均功能（若支持）。
- 使用屏蔽电缆连接信号源。
PGA 配置：
- 在 CubeMX 中启用 PGA 并设置增益（如 4x、8x）。
- 注意 PGA 的输出范围不得超过 ADC 量程。