ADC（analog to digital converter）的轉(zhuǎn)換過程

ADC的基本轉(zhuǎn)換原理分為四個(gè)過程：

①抗混疊濾波（Anti-aliasing），可以理解為一個(gè)低通濾波器

②采樣保持電路（Sample and hold）

③量化（Quantizer）

④編碼（Coder）

采樣保持

所謂采樣就是將一個(gè)時(shí)間上連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)化為時(shí)間上離散變化的模擬量。將采樣結(jié)果儲(chǔ)存起來，直到下次采樣，這個(gè)過程叫作保持。

量化和編碼

模擬信號(hào)通過ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的這一過程稱為量化，由于量化輸出的數(shù)字信號(hào)位數(shù)有限，所以輸出的數(shù)字信號(hào)和你采樣得到的模擬信號(hào)會(huì)有一個(gè)誤差，被稱為量化誤差，對于一個(gè)N位ADC來說，假設(shè)其滿量程電壓為Vref，Vref被ADC分為2N個(gè)區(qū)間，區(qū)間寬度用LSB（last significant bit）表示LSB=Vref/2N。

例如：Vref=8V，ADC為3位，LSB=1，所以每個(gè)區(qū)間為1V，

000代表電壓0≤V＜1

001代表電壓1≤V＜2

010代表電壓2≤V＜3

011代表電壓3≤V＜4

100代表電壓4≤V＜5

101代表電壓5≤V＜6

110代表電壓6≤V＜7

111代表電壓7≤V＜8

此ADC的分辨率為1V

ADC的分類

①逐次比較型ADC

基本原理是從高位到低位逐位試探比較，好像用天平稱物體，從重到輕逐級增減砝碼進(jìn)行試探。

逐次逼近法轉(zhuǎn)換過程是：初始化時(shí)將逐次逼近寄存器各位清零；轉(zhuǎn)換開始時(shí)，先將逐次逼近寄存器最高位置1，送入D/A轉(zhuǎn)換器，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后生成的模擬量送入比較器，稱為 Vo，與送入比較器的待轉(zhuǎn)換的模擬量Vi進(jìn)行比較，若Vo<Vi，該位1被保留，否則被清除。

然后再置逐次逼近寄存器次高位為1，將寄存器中新的數(shù)字量送D/A轉(zhuǎn)換器，輸出的 Vo再與Vi比較，若Vo<Vi，該位1被保留，否則被清除。重復(fù)此過程，直至逼近寄存器最低位。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，將逐次逼近寄存器中的數(shù)字量送入緩沖寄存器，得到數(shù)字量的輸出。

②雙積分式ADC

基本原理是將輸入電壓變換成與其平均值成正比的時(shí)間間隔，再把時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，屬于間接轉(zhuǎn)換。

轉(zhuǎn)換過程是：先將開關(guān)接通待轉(zhuǎn)換的模擬量Vi，Vi采樣輸入到積分器，積分器從零開始固定時(shí)間T的正向積分，時(shí)間T到后，開關(guān)再接通與Vi極性相反的基準(zhǔn)電壓Vref，將Vref輸入到積分器進(jìn)行反向積分，直到輸出位0V時(shí)停止積分。

Vi越大，積分器輸出電壓越大，反向積分時(shí)間也越長。計(jì)數(shù)器在反向積分時(shí)間內(nèi)所計(jì)的數(shù)值，就是模擬電壓Vi所對應(yīng)的數(shù)字量，實(shí)現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換。

③全并行/串并行ADC

ADC的參數(shù)

①分辨率

數(shù)字量變化一個(gè)最小量時(shí)模擬信號(hào)的變化量，定義為滿刻度與2n的比值，通常以數(shù)字信號(hào)的位數(shù)來表示。

②轉(zhuǎn)換速率

轉(zhuǎn)換速率是指A/D轉(zhuǎn)換一次所需要時(shí)間的倒數(shù)，即單位時(shí)間內(nèi)完成A/D轉(zhuǎn)換的次數(shù)

③采樣速率

采樣速率是兩次采樣（兩次轉(zhuǎn)換）的間隔時(shí)間的倒數(shù)，為了保證轉(zhuǎn)換的正確完成，一般采樣速率必須小于等于轉(zhuǎn)換速率，即采樣時(shí)間大于等于轉(zhuǎn)換時(shí)間。

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