stm32ADC精确电压计算公式详解

写在前面：

        看了许多篇关于ADC精确采集电压的方法，我真是越看越糊涂，特别是下面这个公式。不知道是否有人和我一样的感受。一方面是我自己有待提高，另一方面我觉得虽然有几篇是高点赞高收藏的文章，但对于我这样的新手，理解起来还是很费劲。

如果有人翻到我这篇文章，相信也是看了不少文章了，但为了讲解得更流畅，还是先简要介绍一下公式中的变量。

        1、VREFINT_CAL：内部参照电压。关于这个电压的解释不是每个MUC的数据手册中都有，或者有些写得详细点，有些就一笔带过。这个电压是在MCU出厂测试的时候，ST公司提供，在3.0V电源供电下，内部参考电压的ADC采样值，ST将它写入了内存0x1FFF F7BA - 0x1FFF F7BB中。读取该地址，就可以把该值取出。这个参照电压的范围是1.182-1.232V（数据手册可查），具体多少，每个MCU都有点差别。

        2、VREFINT_DATA：ADC1通道17获取的参照电压。通道17是与Vref+连在一起的，所以获取到的电压就是实时的参考电压。

        3、FULL_SCALE：满量程的数值，12位精度下这个值就等于4096-1。

        4、ADCx_DATA：我们要获取的目标电压数值。

公式推导：

1、从理论上看，ST提供的基准电压Vrefint1，和实际MCU得到的基准电压Vrefint2，应该是相等的。

2、

而Vrefint1 是在3.0V的参考电压下得出的，所以Vrefint1 = 3.0V * (VREFINT_CAL/FULL_SCALE)

而Vrefint2 是在不确定的参考电压下得到，这个参考电压也是我们需要的。 所以Vrefint2 = VDDA * (VREFINT_DATA/FULL_SCALE)

3、因此，就可以建立这样的等式：

VDDA * (VREFINT_DATA/FULL_SCALE) =  3.0V * (VREFINT_CAL/FULL_SCALE)

然后就可以得出下面这个让我们百思不得其解的公式。

VDDA = 【3.0V * (VREFINT_CAL/FULL_SCALE)    】 / 【 (VREFINT_DATA/FULL_SCALE) 】

最终VDDA = 【3.0V * VREFINT_CAL  】 / 【 VREFINT_DATA 】

4、所以我们可以得出  精确的电压值V = VDDA * (ADCx_DATA /FULL_SCALE )

也就得出下面这个让我百思不得其解的公式了：

那为什么用到以上这个公式，我们的测出的电压就精确了呢？

这时候就要从ADC的采样范围（也就是ADC输入范围）开始讲起，

 而Vref+与Vref-的数值是由谁决定呢?，不同引脚数的MCU情况不一样。

 64脚或更少封装下，二者直接与ADC的电源VDDA和VSSA相连。

 在100脚和144脚封装下，为了确保输入为低压时获得更好的精度，用户可以连接一个独立的外部参考电压ADC到Vref+和Vref-脚上。当然默认情况下是与VDDA和VSSA相连。

3.3V的供电电压是最理想的，但是实际上，一般都会有mv单位下的误差。如果我们要获得精准的Vref+就要实时获得VDDA的电压值。

为此，提出以下的方案：

首先MCU内部的ADC1通道17是和内部参照电压相连的，我们可以开启ADC1的通道17获取内部参照电压。这个参照电压就是上面的VREFINT_DATA。

    但这样通过通道17得出的内部参照电压VREFINT_DATA，只是一个数字量，并不是模拟量，基准电压的模拟量我们无法确定是哪一个值，每块MCU多多少少硬件上都会有差异，只知道在1.182-1.232V之间。

    所以我们会发现  U(内部参照电压) = VDDA * （VREFINT_DATA/FULL_SCALE）中，U(内部参照电压)无法获知，所以这样还不可以获取到准确的VDDA。

此时的问题变成我们要获取到准确的内部参照电压值。

为此，st公司给了我们一个内部参照电压的的固定电压数字量，但是这个数字量是在3V供电，25℃下的值VREFINT_CAL

这个参照电压是st公司在mcu出厂测试的时候帮我们测的，它代表着在逼近理想状态下的内部参照电压，它存在内存0x1FFF F7BA - 0x1FFF F7BB中。

又因为这个值是在3.0V供电下测得，

故，VDDA = 3.0V       

U(内部参照电压)  = 3.0 * （VREFINT_CAL/FULL_SCALE）。

剩下的就是数学问题了，1、2式合并得出VDDA的实际值。有了准确的VDDA值后就可以获得准确的ADC转换电压了。

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