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模數轉換器

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模數轉換器即A/D轉換器，或簡稱ADC，通常是指一個將模擬信號轉變?yōu)閿底中盘柕碾娮釉?。通常的模數轉換器是將一個輸入電壓信號轉換為一個輸出的數字信號。由于數字信號本身不具有實際意義，僅僅表示一個相對大小。故任何一個模數轉換器都需要一個參考模擬量作為轉換的標準，比較常見的參考標準為最大的可轉換信號大小。而輸出的數字量則表示輸入信號相對于參考信號的大小。

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模數轉換器簡介

模數轉換器特性

模數轉換器的種類很多，按工作原理的不同，可分成間接ADC和直接ADC。
間接ADC是先將輸入模擬電壓轉換成時間或頻率，然后再把這些中間量轉換成數字量，常用的有中間量是時間的雙積分型ADC。直接ADC則直接轉換成數字量，常用的有并聯比較型ADC和逐次逼近型ADC。
并聯比較型ADC：由于并聯比較型ADC采用各量級同時并行比較，各位輸出碼也是同時并行產生，所以轉換速度快是它的突出優(yōu)點，同時轉換速度與輸出碼位的多少無關。并聯比較型ADC的缺點是成本高、功耗大。因為n位輸出的ADC，需要2n個電阻，（2n－1）個比較器和D觸發(fā)器，以及復雜的編碼網絡，其元件數量隨位數的增加，以幾何級數上升。所以這種ADC適用于要求高速、低分辯率的場合。逐次逼近型ADC：逐次逼近型ADC是另一種直接ADC，它也產生一系列比較電壓VR，但與并聯比較型ADC不同，它是逐個產生比較電壓，逐次與輸入電壓分別比較，以逐漸逼近的方式進行模數轉換的。逐次逼近型ADC每次轉換都要逐位比較，需要（n+1）個節(jié)拍脈沖才能完成，所以它比并聯比較型ADC的轉換速度慢，比雙分積型ADC要快得多，屬于中速ADC器件。另外位數多時，它需用的元器件比并聯比較型少得多，所以它是集成ADC中，應用較廣的一種。雙積分型ADC：屬于間接型ADC，它先對輸入采樣電壓和基準電壓進行兩次積分，以獲得與采樣電壓平均值成正比的時間間隔，同時在這個時間間隔內，用計數器對標準時鐘脈沖（CP）計數，計數器輸出的計數結果就是對應的數字量。雙積分型ADC優(yōu)點是抗干擾能力強；穩(wěn)定性好；可實現高精度模數轉換。主要缺點是轉換速度低，因此這種轉換器大多應用于要求精度較高而轉換速度要求不高的儀器儀表中，例如用于多位高精度數字直流電壓表中。

模數轉換器百科

　　原理

　　概述模擬數字轉換器的分辨率是指，對于允許范圍內的模擬信號，它能輸出離散數字信號值的個數。這些信號值通常用二進制數來存儲，因此分辨率經常用比特作為單位，且這些離散值的個數是2的冪指數。例如，一個具有8位分辨率的模擬數字轉換器可以將模擬信號編碼成256個不同的離散值（因為2^8= 256），從0到255（即無符號整數）或從-128到127（即帶符號整數），至于使用哪一種，則取決于具體的應用。分辨率同時可以用電氣性質來描述，使用單位伏特。使得輸出離散信號產生一個變化所需的最小輸入電壓的差值被稱作最低有效位（Least significant bit， LSB）電壓。這樣，模擬數字轉換器的分辨率Q等于LSB電壓。模擬數字轉換器的電壓分辨率等于它總的電壓測量范圍除以離散電壓間隔數：

　　這里N是離散電壓間隔數。

　　這里EFSR代表滿量程電壓范圍，即是總的電壓測量范圍，即輸入參考高電壓與輸入參考低電壓的差值［1］

　　這里VRefHi和VRefLow是轉換過程允許電壓的上下限。

　　正常情況下，電壓間隔數N=2^M，M為ADC模塊的精度的位數。

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