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模数转换器原理

模数(A/D)转换器工作原理A/D转换器(Analog-to-Digital Converter)又叫模/数转换器,即是将模拟信号(电压或是电流的形式)转换成数字信号。这种数字信号可让仪表,计算机外设接口或是微处理机来加以操作或胜作使用。

A/D 转换器 (ADC)的型式有很多种,方式的不同会影响测量后的精准度。

A/D 转换器的功能是把模拟量变换成数字量。由于实现这种转换的工作原理和采用工艺技术不同,因此生产出种类繁多的A/D 转换芯片。

A/D 转换器按分辨率分为4 位、6 位、8 位、10 位、14 位、16 位和BCD码的31/2 位、51/2 位等。按照转换速度可分为超高速(转换时间=330ns),次超高速(330~3.3μS),高速(转换时间3.3~333μS),低速(转换时间>330μS)等。

A/D 转换器按照转换原理可分为直接A/D 转换器和间接A/D 转换器。所谓直接A/D 转换器,是把模拟信号直接转换成数字信号,如逐次逼近型,并联比较型等。其中逐次逼近型A/D 转换器,易于用集成工艺实现,且能达到较高的分辨率和速度,故目前集成化A/D 芯片采用逐次逼近型者多;间接A/D 转换器是先把模拟量转换成中间量,然后再转换成数字量,如电压/时间转换型(积分型),电压/频率转换型,电压/脉宽转换型等。其中积分型A/D 转换器电路简单,抗干扰能力强,切能作到高分辨率,但转换速度较慢。有些转换器还将多路开关、基准电压源、时钟电路、译码器和转换电路集成在一个芯片内,已超出了单纯A/D 转换功能,使用十分方便。

ADC 经常用于通讯、数字相机、仪器和测量以及计算机系统中,可方便数字讯号处理和信息的储存。大多数情况下,ADC 的功能会与数字电路整合在同一芯片上,但部份设备仍需使用独立的ADC。行动电话是数字芯片中整合ADC 功能的例子,而具有更高要求的蜂巢式基地台则需依赖独立的ADC 以提供最佳性能。

ADC 具备一些特性,包括:

1. 模拟输入,可以是单信道或多信道模拟输入;

2. 参考输入电压,该电压可由外部提供,也可以在ADC 内部产生;

3. 频率输入,通常由外部提供,用于确定ADC 的转换速率;

4. 电源输入,通常有模拟和数字电源接脚;

5. 数字输出,ADC 可以提供平行或串行的数字输出。在输出位数越多(分辨率越好)以及转换时间越快的要求下,其制造成本与单价就越贵。

一个完整的A/D转换过程中,必须包括取样、保持、量化与编码等几部分电路。 AD转换器需注意的项目:

取样与保持

量化与编码

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