ADC 采样周期计算

崎山小鹿

次 ADC 采样周期分成两段,
|--------Settling-------|==Conversion==|----Settling--- . . .
Timer 2 overflow        ^                          
ADC0 ISR                               ^

1️⃣ Settling（稳定时间）
输入电压“充到ADC内部电容”的过程
还不准，不能测
2️⃣ Conversion（转换时间）
ADC 真正开始“量电压”
输出 result
🧠 关键理解：

❗ ADC不是一触发就准
👉 必须先“等电压稳定”

② 为什么需要 Settling（本质）

ADC内部结构类似👇：

输入信号 → 模拟开关(MUX) → 采样电容(Csample)
⚡ 问题来了：

👉 这个电容不是瞬间充电的！

它受以下影响：

外部电阻（比如电位器）
内部电阻（MUX）
电容大小

👉 所以：

电压需要时间“慢慢逼近真实值”

③ 核心公式（重点）
Settling 时间公式：


📌 参数解释
参数        含义
n        ADC位数（10位）
SA        允许误差（比如 0.25 LSB）
Rtotal        总电阻
Csample        采样电容
🧠 本质：

👉 这是一个 RC充电时间公式（指数过程）

🔢 ④ 实际计算（你这段代码的例子）
条件：
n = 10
SA = 0.25
R = 105kΩ
C = 5pF
代入：
Tsettle = ln(1024 / 0.25) × 105k × 5pF
        ≈ 4.4 μs
📌 含义：

👉 至少要等 4.4微秒

否则：

ADC读到的是“没充满的电压”
⚠️ ⑤ 额外限制（很多人会忽略）
至少还要再等 1.5 μs

👉 在这些情况：

切换 ADC 通道（MUX）
改变增益（PGA）
🧠 所以最终：

👉 这里主要瓶颈是：

外部 100k 电位器（电阻太大）
⚡ ⑥ Conversion（转换时间）
说明：
ADC转换 = 10个 SAR 时钟周期
给定：
SAR_CLK = 3 MHz
计算：
Tconvert = 10 × 400ns = 3.3μs
🧮 ⑦ 总采样周期（最重要结论）
最小采样周期：
Tsample = Tsettle + Tconvert
        = 4.4 + 3.3
        = 7.7 μs
🧠 意思是：

👉 每次采样之间：

至少要间隔 7.7μs

否则：

数据不准 ❌
抖动严重 ❌
🚀 ⑧ 你的程序设置是多少？
Timer2 每 100μs 触发一次 ADC
对比：
项目        时间
最小需要        7.7 μs
实际设置        100 μs
✅ 结论：

👉 ✔️ 完全安全（甚至很宽裕）

🔧 ⑨ 资源分配（很重要）
Timer1 → 串口波特率
Timer2 → 触发ADC

👉 这是典型设计：

Timer1：通信
Timer2：采样节奏
🧪 ⑩ 测试流程在干嘛
做的事情：

1️⃣ 串口连接电脑
2️⃣ 打开串口助手（115200）
3️⃣ 给 ADC 输入电压（电位器）
4️⃣ 实时打印电压

👉 就是一个：

“电压 → ADC → 串口输出”的完整链路
🧠 最关键总结（你一定要记住）
🌟 本段话的核心思想：

❗ ADC采样 ≠ 立刻转换
👉 必须先等输入电压稳定