硬件基础（4）：（12）为什么要关注ADC的采样时间

在 STM32 等 MCU 上，为了让 ADC 获得准确且稳定的转换结果，需要根据前端阻抗设置一个适当的 采样时间 (Sample Time)，或者在前端增加运放缓冲来降低输出阻抗，以下是具体的方法与步骤：

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1. 为什么要关注采样时间

1. ADC 采样电容原理
   • MCU 内置 ADC 通常有一个“采样保持电容 (C_sample)”，在采样阶段，这个电容要通过前端电阻(以及内部开关的阻抗)快速充电到被测电压。
   • 采样时间（在 STM32 中由寄存器配置，比如 1.5 周期、7.5 周期、12.5 周期等）越短，留给采样电容充电的时间就越少。
2. 高阻抗影响
   • 当前端阻抗较高（例如分压器后 R_eq 超过 10 kΩ），充电电流会比较小，采样电容需要更长时间才能达到目标电平；如果采样时间太短，就会导致测量值偏低或出现测量误差。

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2. 计算或估算采样时间

采样电容充电过程可简化为 RC 充电模型，时间常数为 τ = R_eq × C_sample。

• R_eq：前端等效输出阻抗，包括分压电阻 || 分压电阻、本身的串联电阻、内部开关阻抗等。
• C_sample：ADC 数据手册中一般会给出近似值（如几 pF 到十几 pF 级别）。

根据充电公式，要想达到 99.3% 精度，约需 5 × τ 的充电时间。

• BSTM32 参考手册通常会给出一个推荐前端阻抗范围，或给出计算采样时间的公式 / 表格，你可以结合实际电路估算选择哪个采样周期。

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3. 如何在 STM32 中设置采样时间

1. 寄存器/库函数
   • STM32 的 ADC 外设有一个采样时间寄存器 (ADC_SMPR) 或类似配置项，比如可选 1.5、7.5、12.5、24.5、47.5、92.5、247.5、640.5 个 ADC 时钟周期等。
   • 你可以通过 HAL 库或 LL 库（或寄存器）对每个通道单独设置采样时间。
2. 选择策略
   • 如果前端阻抗在 10kΩ 以下，通常选择较短的采样时间就够了，如 7.5 或 12.5 ADC 时钟周期。
   • 若前端阻抗高达 50kΩ~100kΩ，需要提高采样时间，比如 47.5 或 92.5 或更高，以确保电容有足够时间充电。
3. 验证
   • 在实际测试时，可尝试不同采样时间，采集固定输入电压，观察