電源の電圧をマイコン内蔵A-Dコンバーターで測定する裏技：Q&Aで学ぶマイコン講座（53）（2/5 ページ）

[STマイクロエレクトロニクス，EDN Japan]

A-Dコンバーターの復習

1．電源構成

　マイコンの電源構成は製品によって異なります。STM32F4では、メイン電源とアナログ電源が分かれており、それぞれに対応したGNDが設けられています（図2）。

図2：STM32F4の電源構成 （クリックで拡大）

　また、A-Dコンバーターの基準となる参照電圧は正側がVREF+で、負側はVREF-です。ただし、パッケージのピン数制限から、VREF+をVDDAと、VREF-をVSSAと兼用している製品もあります。

　本記事では、A-Dコンバーター自体でVREF+を測定する方法について解説しますが、さらにVDDAを知りたい場合には、VDDAとVREF+を外部で接続することでVREF+と同じ電圧で得られます。VREF+とVDDAが兼用になっている製品では、外部接続は不要です。

2．変換値から測定電圧を計算する

　A-Dコンバーターはアナログ電圧をデジタル値に変換します。必ず参照電圧（STM32F4の場合VREF±）を持っていて、変換できるアナログ電圧の最大値は参照電圧に依存します。また、A-Dコンバーターの変換結果から、測定電圧は次の式で求められます。（式中NはA-Dコンバーターの分解能：12ビット分解能の場合はN=12）

　測定電圧＝（A-Dコンバーターの変換結果÷（2^N-1））×参照電圧　式3

　例えば、12ビット分解能の場合、2¹²-1=4095ですので、変換結果から測定電圧は次のようになります。

• 変換結果が4095の場合：（4095÷4095）×参照電圧＝参照電圧、すなわち、測定電圧=参照電圧
• 変換結果が2047の場合：（2047÷4095）×参照電圧＝0.5×参照電圧となり、参照電圧の1/2の電圧を測定したことになります。（厳密には2047÷4095=0.4997558）

図3：A-Dコンバーターの基本（逐次比較型） （クリックで拡大）

参考記事：≪Q&Aで学ぶマイコン講座（12）：サンプル＆ホールド型A-Dコンバーターのサンプリング時間はどうやって決めるの？