相信很多学习嵌入式的同学都会使用ADC模块，笔者在大学时代也经常使用ADC做温度采样，往往得到温度值就暗自开心，也没有深究ADC中连续采样、单次采样和被动触发模式是干嘛用的。直到工作多年后才发现ADC的应用不仅仅那么简单，涉及到的采样频率，分辨率，转换误差和转换时间都需要去深入了解，这样才能得到更精确的模拟信号量。

ADC采样频率

ADC采样模块，就是用来得到当前传感器的值。比如可以通过高铁中的温度传感器得到高铁中的温度，通过烟雾传感器得到烟雾浓度，通过雷达得到前方是否有障碍物等等。在电力电子的世界，传感器就相当于人的眼睛，耳朵和感觉，人的大脑就相当于CPU；通过ADC采样模块得到了外界参数，再送入CPU，由CPU控制列车降速，停止，升温降温等等操作。在高精度的传感器和CPU方面，欧洲，韩国，日本和美国还是要比我国做得好，我们只是在他们的基础之上，应用做得好，还需要多多投入基础研发。

我们来看一个例子，230V 50Hz的家用市电，CPU是如何采样的呢？

第一步：将模拟信号经过变压互感器进行降压到0-3V以内，再将得到的小信号送给单片机

第二步：软件经过采样，得到数字信号；再将数字信号乘以采样比将得到模拟信号的波形。理论上来说，采样频率越高，得到的信号越准确，更接近于实际信号，但是更加耗费单片机的资源；采样频率越小，得到的信号精度越差，但是对单片机的性能要求不高。实际应用中，需要根据实际的芯片性能，对采样信号进行采样频率的设定。ADC采样，大家需要牢记采样定理：

在进行模拟/数字信号的转换过程中，当采样频率fs.max大于信号中最高频率fmax的2倍时(fs.max>2fmax)，采样之后的数字信号完整地保留了原始信号中的信息，一般实际应用中保证采样频率为信号最高频率的2.56～4倍

采样定理又称取样定理或抽样定理，它说明了采样频率和信号之间的关系，是模拟信号离散化的重要依据；简单来讲就是采样频率一定要大于信号最高频率的2倍，这样你才能得到真实的信号。

比如下面的这个例子，市电频率50Hz，使用20K，1K和50Hz的采样频率去模拟市电，只有20K和1K能够模拟出真实的波形；50Hz完全失真，提取不到市电的信号。

ADC转换参数

ADC的转换参数有：分辨率，ADC转换时间和转换误差等

分辨率：AD模块对模拟信号分辨能力，及数值部分的精度；我们将常说的16位或12位的采样芯片，说的就是ADC的分辨率；比如输入0-3V，12位AD采样分辨率为3V/2^12=0.732mV；16位AD采样分辨率为3V/2^16=0.0458mV；分辨率越高，采样的范围越精确，价格也越贵；

转换时间：从软件发出开始采样到采样完成的时间。进行一个采样时，需要经过如下步骤：

第一步：软件发出采样指令，ADC先将需要采样的通道值保持住；保证采样得到的都是同一时刻的值；

第二步：通过比较寄存器将每一个需要采样的通道与基准电压比较，并将比较的值存入ADC结果寄存器；比较完成后，发出转换完成信号；

第三步：CPU读到转换完成的信号后，开始读取结果寄存器的值，完成采样；

这个步骤跟芯片性能密切相关，一定要注意，采样周期不能大于转换时间，否则CPU此次采样还未完成，下一次采样已经开始，CPU负荷太重会导致各种位置问题。

ADC采样方式

ADC的采样方式一般有：单次采样，连续采样和触发采样；

单次采样：软件发出采样指令，CPU启动采样，采样完成；ADC停止工作；采样频率由软件控制

连续采样：软件发出采样指令，CPU启动采样，采样完成，接着又开始采样个采样频率与ADC转换频率一致；

触发采样：收到触发信号，CPU启动采样，采样完成；ADC停止工作。触发信号可以为定时器或过零或者周期处，也可以为外部引脚，被触发一次采样一次；采样频率与触发信号频率一致；

最常见的是触发采样，一般在定时器的零点和周期处分别采样，得到平均值去计算或保护；

在工业控制领域，ADC往往不是单独存在，笔者经常把ADC和PWM联系在一起使用，在PWM的零点和周期处采样，再根据PWM驱动duty上一次的值计算出下一次的duty值，去控制输出量电压电流功率等等；下一节我们将通过PWM和ADC的结合深入了解工业控制中是如何控制物理量的；如新能源汽车的充电电流，变频器的输出电压等等。