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一、AD的基本概念
AD轉換是將時間連續和幅值連續的模擬量轉換為時間離散、幅值也離散的數字量,使輸出的數字量與輸入的模擬量成正比,
AD轉換的程序有四個階段,即采樣、保持、量化和編碼,
采樣是將連續時間信號變成離散時間信號的程序,經過采樣,時間連續、數值連續的模擬信號就變成了時間離散、數值連續的信號,稱為采樣信號,采樣電路相當于一個模擬開關,模擬開關周期性地作業,理論上,每個周期內,模擬開關的閉合時間趨近于0,在模擬開關閉合的時刻(采樣時刻),我們就“采”到模擬信號的一個“樣本”,
量化是將連續數值信號變成離散數值信號的程序,理論上,經過量化,我們就可以將時間離散、數值連續的采樣信號變成時間離散、數值離散的數字信號,
我們知道,在電路中,數字量通常用二進制代碼表示,因此,量化電路的后面有一個編碼電路,將數字信號的數值轉換成二進制代碼,
然而,量化和編碼總是需要一定時間才能完成,所以,量化電路的前面還要有一個保持電路,保持是將時間離散、數值連續的信號變成時間連續、數值離散信號的程序,在量化和編碼期間,保持電路相當于一個恒壓源,它將采樣時刻的信號電壓“保持”在量化器的輸入端,雖然邏輯上保持器是一個獨立的單元,但是,工程上保持器總是與采樣器做在一起,兩者合稱采樣保持器,
二、ADC的主要技術引數
1.解析度
對于ADC來說,解析度表示輸出數字量變化一個相鄰數碼所需要輸入模擬電壓的變化量,通常定義為滿刻度電壓與2n的比值,其中n為ADC的位數,例如具有12位解析度的ADC能夠分辨出滿刻度的1/1212(0.0244%),
有時解析度也用A/D轉換器的位數來表示,如ADC0809的解析度為8位,AD574的解析度為12位,
2.量化誤差
量化誤差是由于ADC的有限解析度引起的誤差,這是連續的模擬信號在整數量化后的固有誤差,對于四舍五入的量化法,量化誤差在±1/2LSB之間,
3.絕對精度
絕對精度是指在輸出端產生給定的數字代碼所表示的實際需要的模擬輸入值與理論上要求的模擬輸入值之差,
4.相對精度
它與絕對精度相似,所不同的是把這個偏差表示為滿刻度模擬電壓的百分數,
5.轉換時間
轉換時間是ADC完成一次轉換所需要的時間,即從啟動信號開始到轉換結束并得到穩定的數字輸出量所需要的時間,通常為微秒級,
6.量程
量程是指能轉換的輸入電壓范圍,
三、AD轉換的一般步驟

采樣和保持通常在采樣保持電路中完成,量化和編碼通常在AD轉換電路中完成,
由于AD轉換需要一定的時間,在每次采樣以后,需要把采樣電壓保持一段時間,

s(t)有效期間,VT導通,u向C充電,u0(=uc)跟隨uI的變化而變化;
s(t)無效期間,VT截止,u0(=uc)保持不變,直到下次采樣,
由于集成運放A具有很高的輸入阻抗,在保持階段,電容C上所存電荷不易泄放,
四、AD轉換器的一般分類
AD 轉換器按照轉換原理可分為直接AD 轉換器和間接AD 轉換器,
所謂直接AD 轉換器,是把模擬信號直接轉換成數字信號,如逐次逼近型,并聯比較型等,其中逐次逼近型AD 轉換器,易于用集成工藝實作,且能達到較高的解析度和速度,故目前集成化AD 芯片采用逐次逼近型者多;
間接AD 轉換器是先把模擬量轉換成中間量,然后再轉換成數字量,如電壓/時間轉換型(積分型)、電壓/頻率轉換型、電壓/脈寬轉換型等, 其中積分型A/D 轉換器電路簡單,抗干擾能力強,切能作到高解析度,但轉換速度較慢, 有些轉換器還將多路開關、基準電壓源、時鐘電路、譯碼器和轉換電路集成在一個芯片內,已超出了單純A/D 轉換功能,使用十分方便,
五、ADC的一般特性
- 模擬輸入,可以是單信道或多信道模擬輸入;
- 參考輸入電壓,該電壓可由外部提供,也可以在ADC 內部產生;
- 頻率輸入,通常由外部提供,用于確定ADC 的轉換速率;
- 電源輸入,通常有模擬和數字電源接腳;
- 數字輸出,ADC 可以提供平行或串行的數字輸出,
在輸出位數越多(解析度越好)以及轉換時間越快的要求下,其制造成本與單價就越貴,
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