La mejor manera de medir 0-5V con uController ejecutándose en 3.3V

Probaría un divisor de resistencia. Si obtiene una matriz, las R relativas seguirán mejor que el valor absoluto. Aquí hay una selección aleatoria de DK.

12 bits le da 244 ppm de un valor posible al siguiente, asumiendo una temperatura, voltaje y todo lo demás constantes. No tiene mucho sentido hacer que su circuito sea mejor que eso, o quizás la mitad.

(1 / (2 ^ 12)) * 1M = 244

16 bits estables y sin ruido le darían 15 ppm o -96dBFS. (decibeles referenciados a escala completa)

18 bits perfectos te darían 4 ppm, o -108dBFS.

Definitivamente, sugeriría un ADC de 20 bits externo o mejor con resistencias de tolerancia reducida / valor bajo, si se utiliza un sistema operativo de bajo nivel de ruido y una cuidadosa atención al diseño / enrutamiento para evitar captar ruido externo.

Editar:

Una cosa que podría salvarte de alguna manera, pero no de otras, es la capacidad de sobreexplotar por un lote . Como en varios cientos de veces. Básicamente, usted:

1. Agregue ruido de alta frecuencia no correlacionado a la señal. (Sí, en serio, sigue leyendo). Este ruido debería cubrir un máximo de 2 LSB nativos en el nivel (de los 12 bits nativos en tu caso) y estar completamente por encima del ancho de banda de la señal para que pueda eliminarse más adelante .
2. Ejecute el ADC lo suficientemente rápido para capturar tanto el ruido como la señal.
3. Paso bajo (promedio) las lecturas de ADC. Esto elimina el ruido y rellena los bits inferiores que el ADC no puede distinguir por sí solo.
4. (opcional) Deseche la mayoría de las muestras porque no son realmente necesarias después del paso bajo. Mantenga lo suficiente para representar la señal con precisión.

Según la velocidad con la que cambie su señal, esto puede permitirle usar el ADC de 12 bits interno para obtener una precisión de 18 bits. Sin embargo, aún debe tener cuidado de que el circuito externo no agregue más de 1/2 LSB final de ruido a las frecuencias que desea medir, mientras proporciona aproximadamente 1 LSB nativo de ruido a frecuencias más altas.

Delta-Sigma o Sigma-Delta ADC (el orden no importa) hace todo esto internamente y se especifican de acuerdo con su resolución final. El ADC real no es mucho para estar orgulloso, excepto posiblemente en la frecuencia de muestreo. La operación detallada es ligeramente diferente a la que describí aquí, pero el concepto funciona exactamente de la misma manera.

El divisor funcionará, pero podría agregar un amplificador operacional después del divisor de voltaje en una configuración de seguidor de voltaje, alimentado por 3.3v para limitar la corriente que fluye hacia el stm32f4 o se está alejando de su circuito.

No lo he hecho yo mismo, pero creo que el stm32f4 tiene amplificadores operacionales internos que podrían usarse. Reduciría los componentes externos.

  

¿Cuál es la mejor manera de medir con precisión 0-5V con uController en ejecución?   en 3.3V?

• ¿Qué tan precisa es la referencia de voltaje ADC que está usando?
• ¿Qué tan bueno es el ADC interno en dc offset, error de ganancia e INL?

"Mejor precisión" ciertamente significa un ADC externo, en el que una precisión adecuada podría estar bien con un ADC interno y una referencia externa de voltaje preciso. Una precisión aceptable podría significar referencia de voltaje interno y ADC interno.

Una vez que haya decidido esto, entonces puede decidir sobre la relación de resistencia y su tolerancia y características de deriva.