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）（1/5 ページ）

マイコンユーザーのさまざまな疑問に対し、マイコンメーカーのエンジニアがお答えしていく本連載。53回目は、中級者の方からよく質問される「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」についてです。

[STマイクロエレクトロニクス，EDN Japan]

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　素朴な疑問から技術トラブルなどマイコンユーザーのあらゆる悩みに対し、マイコンメーカーのエンジニアが回答していく連載「Q&Aで学ぶマイコン講座」。

　今回は、中級者から多く寄せられる質問です。

　マイコン内蔵のA-Dコンバーターは、端子に入力される電圧を測ることができますが、A-Dコンバーター自体の参照電圧または電源電圧を測ることはできますか？

　A-Dコンバーターの機能や性能はマイコンごとに異なりますが、ここではSTマイクロエレクトロニクス製のSTM32F4シリーズ（以下、STM32F4）^＊1）を例にして説明します（図1）。

図1：STM32F4のA-Dコンバーター ブロック図（STM32F412のリファレンスマニュアルから抜粋） （クリックで拡大）

　STM32F4に搭載されている12ビット分解能のA-Dコンバーターの参照電圧はVREF+、電源はVDDAです。定電圧源のVREFINTを持っており、1つの測定チャンネルが割り当てられています。また、VREFINTの電圧値はデータシートに記載されており、1.21V（標準値）です。

　一方、A-Dコンバーターで得られた変換値から、測定電圧は次の式で求められます。

　測定電圧＝（A-Dコンバーターの変換結果÷4095）×VREF+　式1

　式1から逆算すると、VREF+の値は次の式で求められます。

　VREF+＝（4095÷A-Dコンバーターの変換結果）×測定電圧　式2

　すなわち、VREFINTを測定すれば測定電圧は1.21Vとなるため、その時のA-Dコンバーターの変換結果から、式2を用いて参照電圧のVREF+を求めることができます。さらに、ここでVDDAとVREF+を接続して同電位にしておけば、VREF+=VDDAとなり、電源電圧も求めることができます。

　VREFINTのような定電圧源を持っていないマイコンの場合、電圧値の分かっている定電圧回路（基準電圧IC、バンドギャップ回路（BGR：Band Gap Reference）やツェナーダイオードなどで構成）を外付けすれば、同じ方法で電源電圧を求めることができます。

＊1）参考ページ：https://www.stmcu.jp/stm32/stm32f4/