STM32F4系列ADC最大转换速率及操作条件（以STM32F407ZGT6为例）

前言

  对于不同型号的MCU（Microcontroller Unit），极限参数可能会有所不同，因此必须以具体型号的数据手册（datasheet）为准，这里以STM32F407ZGT6为例进行讲解。

一、如何获取数据手册？

  请参考本人的另一篇文章 如何下载STM32某型号MCU的数据手册（datasheet）

二、STM32F4系列ADC相关基础

ADC时钟

  ADC有两个时钟

• 模拟电路时钟（ADCCLK）：所有ADC（ADC1、ADC2和ADC3）共用，用于ADC转换部分模拟电路。
• 数字接口时钟（APB2）：每个ADC独立使能其数字接口时钟，用于寄存器读/写访问。

  其中ADCCLK由PCLK2（APB2时钟）分频而来，由ADC通用控制寄存器 ADC_CCR 中的 ADCPRE 位编程预分频系数。

ADC采样时间

  ADC采样时间可由寄存器 ADC_SMPRx 软件编程，这里的周期是指模拟时钟周期（即ADCCLK）。每个ADC转换器的采样时间是独立设置的。

ADC分辨率

  ADC分辨率同样可由软件编程，通过ADC_CR1寄存器的RES位可设置ADC转换器的分率。分辨率越低转换所需周期数（下图含最小采样时间）越少，每个ADC转换器的分辨率是独立设置的。

三、一般操作条件

  参考数据手册中的电气特性（Electrical characteristics）-> 操作条件（Operating conditions）-> 一般操作条件（Operating conditions）。

  注意！！！： 此数据手册中存在一处笔误，V_DDA=2.4~3.6V时，应该是 (ADC limited to 2.4 M samples) 而非 1.4M。

  由表14可知，ADC的最大转换速率与V_DDA有关，当V_DDA低于2.4V时，转换速率最大只有1.2Msps（million samples per second）；而当V_DDA高于2.4V时，可达2.4Msps，即每秒一百二十万次转换。

  无论是1.2Msps还是2.4Msps，都是相对于12位分辨率来说的，即表14中给出的是最高分辨率（12bit）下的最大转换速率。STM32F4系列MCU支持12位、10位、8位和6位可编程分辨率，更低的分辨率可以缩短转换周期。因此采用降低分辨率的方法还可以进一步获得更大的转换速率。

四、ADC特性

  参考数据手册中的电气特性（Electrical characteristics）-> 操作条件（Operating conditions）-> 12位ADC特性（12-bit ADC characteristics）。

  由表67可知，ADC的最大时钟频率在V_DDA低于2.4V时为18MHz，V_DDA高于2.4V时为36MHz。

  对于12位分辨率来说，转换周期为12个ADC周期，采样时间可编程的最小值为3个ADC周期，即12位分辨率的最少转换周期数为15个ADC周期。

  因此，当V_DDA低于2.4V时12位分辨率的最大转换速率为 18/15 Msps，即上面提到的1.2Msps。当V_DDA高于2.4V时12位分辨率的最大转换速率为 36/15 Msps，即上面提到的2.4 Msps。

五、总结

   影响ADC转换速率的因素：

• 模拟供电电压V_DDA——通过影响最大ADC时钟频率而间接限制最大转换速率。
• ADC时钟频率（ADCCLK）
• 采样保持时间
• ADC分辨率

   ADC一次转换所需周期数计算公式：

   总转换周期数 = 采样周期数 + X个周期数

• 其中 X 为分辨率