逐次逼近寄存器转换器（或 SAR ADC）对于通用混合信号电路至关重要。SAR ADC 在数据采集应用（例如功率监控和中低频分析）中很常见。SAR ADC 提供高达每秒 4 兆个样本的中等速度，同时还提供具有高直流和交流精度的中到高分辨率。其更具吸引力的优势之一是可忽略不计的零延迟和低功耗，这使其成为电池供电应用的理想选择。对于大多数 SAR ADC 而言，功耗与采样率成正比，因此较低采样率的配置可实现超低功耗。

SAR 转换过程包含两个阶段：采样阶段和转换阶段。在采样阶段，开关 S₂ 断开，开关 S₁ 闭合。然后，模拟输入信号 Vin 将采样和保持电容器 CSH 充电至输入的电压电平。采集阶段完成后，开关 S₁ 断开，开关 S₂ 闭合，从而将采样保持电容器与外部电路断开。然后，C_SH 连接到内部比较器，转换阶段开始。

图 1-1 经过简化的 SAR ADC 内部架构

N 位搜索栈会产生与基准电压成正比的二进制加权模拟电压，因为会在二进制加权搜索中完成每个位的判定。二进制搜索开始于最高有效位判定，并针对每个二进制加权位进行重复测试，直到完成最低有效位判定。每个二进制加权位的值取决于模拟输入信号比 DAC 电压更高还是更低。逐次逼近寄存器在每个转换时钟周期内为内部 DAC 提供数字代码。转换时间是转换时钟频率和 ADC 分辨率的函数。.根据具体 SAR ADC 电路，在下一个采样阶段，采样保持电容器上的初始电压可能被重置为 1/2 Vs，此时它可能保持最新的采样电压值。接收到下一个开始转换信号之后，该器件将触发下一次转换。

如需了解详情，请参阅 TI 培训：选择更适合您应用的 ADC 架构。

CC32xx 提供通用多通道模数转换器 (ADC)。每个 ADC 通道都支持 12 位转换分辨率，采样周期为 16uS（62.5Ksps/通道）。每个通道都有一个关联的 FIFO 和 DMA。有关 ADC 的详细电气特性，请参阅 CC3200 数据表 (SWAS032)。

• 总共 8 个通道：
  • 用于用户应用的 4 个外部模拟输入通道
  • 为 SimpleLink 子系统（网络和 Wi-Fi）保留的 4 个内部通道。
• 12 位分辨率
• 每通道 16μs 的固定采样率。相当于每个通道 62.5K 个样本/秒
• 跨所有通道固定轮询采样
• 以均匀间隔交叉采样。多个用户通道可以组合在一起以实现更高的采样率。例如，可以将所有四个通道短接在一起以获得 250K 个样本/秒的总采样率。
• DMA 接口将数据传输到应用 RAM；每个通道有专用的 DMA 通道。
• 能够使用在 40MHz 时钟上运行的 17 位计时器对 ADC 样本进行时间戳记。用户可以从 FIFO 寄存器中读取时间戳和样本。FIFO 中的每个样本都包含实际数据和时间戳。

图 1-2 CC32xx 中 ADC 模块的架构

图 1-3 ADC 操作

在 ADC 时序控制过程中，系统接口与 SAR ADC 模块连接。完整的 ADC 模块支持 8 个通道，但它使用时分复用方案来进行 ADC 采样。因此，虽然内部 ADC 以 500Ksps 运行，但这种跨八个通道的轮循会使每个引脚具有 62.5KHz 的有效采样率。对于 CC3220 ADC，此采样率是静态的，始终以 62,500KSPS 的速率采样。

鉴于 ADC 采样器的轮询行为，使用了 FIFO。ADC 数据寄存器在轮询过程中会发生变化，因此数据被加载到特定于该通道的 FIFO 中。每个通道的 FIFO 最多保存 4 个字，其中第 13:2 位用于保存 ADC 采样位，第 30:14 位保存每个 ADC 采样的时间戳。FIFO 是一个缓冲区，它以先进先出的原则运行。它从 SAR ADC 接收数据。当尝试写入已满的 FIFO 时，FIFO 会溢出，这是由于软件速度太慢。即使在 FIFO FULL 之后，也会使用新样本更新已满 FIFO 的内容。在 FIFO 溢出期间，仍然可以从 FIFO 读取数据。当尝试从空 FIFO 读取时，FIFO 进入下溢状态，这是软件（读取访问次数过多）所致。下溢后，仍然可以写入，一旦 FIFO 不再为空，就可以从 FIFO 中读取。

ADC 的输入电压必须在 1.4V 以内，以避免会导致失真的削波。如果向这些引脚施加高于 1.8V 的输入电压，则 ADC 输入可能会损坏。必须从软件和硬件的角度考虑 1.8V 硬限制。务必添加电阻分压器/缓冲器以将测量信号电压降低到 ADC 限制范围内。

数据表中仅说明了 ADC 的内部电路。然而，除了采样电容器之外，路径中还有额外的多路复用器会增加自身电容。所有这些电容并联，可在器件引脚上产生约 12pF 的等效电容。

更多有关 CC32xx ADC 特性的信息，请参阅 CC3220R、CC3220S 和 CC3220SF SimpleLink™ Wi-Fi® 单芯片无线 MCU 解决方案数据表。

对于 ADC，最直接的方式是将其描绘为万用表。向引脚施加输入电压，配置 ADC 读取引脚，读取输出寄存器，然后使用表达式 V = code * Vref/2^N 将其转换为等效电压，其中，Vref 是基准电压 (1.467V)，N 是位数 (N = 12)，代码是指从内部寄存器读回的 ADC 的输出。请注意，位 13:2 是实际的 ADC 代码。

虽然这个假设在某种程度上是正确的，但也存在一些缺陷。

• 万用表在所有条件下都能提供高阻抗输入，而 ADC 则是从输入端汲取电流。
• 万用表对输入信号进行平均处理，而 ADC 是点测量。这两个特性使 ADC 使用起来有些困难。图 2-1 显示了使用我们的 ADC 测量直流电压的推荐示例。

图 2-1 ADC 配置

在上述电路中，当 ADC 未连接到引脚时，外部电容器通过电阻分压器充电至 1.34V。当 ADC 连接到引脚时，内部电容器开始从外部电容器充电。开关电阻可以忽略不计，而且与内部电容器相比，外部电容器相当大，因此 12pF 电容器可以充电至 1.34V 的最终值。

外部电容器是根据以下算式计算的。假设 Cin 完全从 Cext 充电，这将导致电荷重新分布。假设全部电荷由 Cext 提供，我们不应让 Cext 电压降至低于 ADC 的 1LSB。所以可以按如下算式计算：

Cext = Cin x 4096，这得出 50nF。对于裕度，可以假设为计算值的 2 倍并使用 100nF (0.1μF)。

有关如何运行此示例的更多说明，请参阅 CC32xx SDK 和 ADC 单通道示例。