模数转换器基本原理及常见结构

模数转换器基本原理及常见结构

采样是将连续的模拟信号在时间上进行离散的过程。采样是通过一个

时钟信号来触发的，时钟信号以一定的频率进行变化。在每个时钟周期内，模拟信号的幅值被记录下来，形成离散的采样点。采样定理告诉我们，如

果信号的最高频率为f，则采样频率应大于2f，以避免采样误差。

量化是将离散的采样点映射到固定的取值档位上的过程。量化的目的

是将无限多的可能取值映射为有限的离散取值。这里使用的是一个模拟信

号值到数字量值的映射函数。在量化过程中，通过一个比特宽度来决定映

射的离散量级。比特宽度越宽，精度越高，但需要更大的存储空间和处理

能力。

逐次逼近型是一种主流的结构，它逐渐逼近输入信号的幅值。它包括

一个比较器、一个数字-模拟转换器（DAC）和一个查找表。比较器将输入

信号与DAC输出的电压进行比较，然后根据比较结果来调整DAC的输出电压。通过多次迭代，逐步逼近输入信号的幅值，直到达到所需的精度。逐

次逼近型结构具有高精度和较低的功耗，但速度较慢。

闩锁型结构是另一种常见的模数转换器结构，它基于电容的充电和放

电来实现模拟信号到数字信号的转换。它包括一个电容阵列，一个比较器

和一个逻辑电路。电容阵列通过比较器被连续地充电和放电，直到电压达

到比较器的阈值。然后逻辑电路记录电容阵列中的充电和放电过程，并将

其转换为数字信号。闩锁型结构具有较快的速度和较低的功耗，但由于电

容的存在，精度和稳定性有一定的限制。

总之，模数转换器是将模拟信号转换为数字信号或将数字信号转换为模拟信号的重要设备。它的基本原理是通过采样和量化来实现信号的离散化。常见的结构有逐次逼近型和闩锁型，每种结构都有其优势和限制。

用CMOS技术实现高速模数转换器

用CMOS技术实现高速模数转换器 通信用接收器的发展趋势是必需在信号刚一进入接收器信号通道时就进行取样，并配备有精确的测试仪，而要达到这个目标就要依赖超高速模拟数字转换器来实现。美国国家半导体首推的 ADC081000 芯片是一款模拟输入带宽高达 1.8 GHz 的 8 位 1GSPS 模拟数字转换器，它采用 0.18 微米 (mm) 的互补金属氧化半导体 (CMOS) 工艺技术制造。下文简述了结构及动作的原理，并较详细介绍了上文提到的在动作过程中起什么重要作用。 环顾目前的市场，大部分超高速模拟数字转换器都采用双极互补金属氧化半导体 (BiCMOS) 工艺技术制造，因此 ADC081000 芯片是市场上第一款完全采用 CMOS 技术制造的模拟数字转换器产品。由于双极晶体管的补偿电压比 CMOS 晶体管低，而增益则较高，因此工程师一向喜欢采用双极芯片设计模拟数字转换器前端，例如取样及保持放大器等信号调节电路。对于需要支持高频率操作的系统来说，双极芯片尤其受工程师欢迎。但双极芯片的缺点是需要较高的供电，其功耗远比采用 CMOS 技术的同类芯片大。ADC081000 芯片的实际功耗只有 1W 左右。相比之下，市场上功耗最低的 BiCMOS 模拟数字转换器则耗用超过 3W 的功率。要装设怎样的散热器才可将如此大量的热量全部散发？这却是一个令人极为头痛的问题。ADC081000 芯片不但性能卓越，而且符合通信系统及高性能测试仪表所需的动态规格，可提供 7 以上的有效位数 (ENOB)，远超尼奎斯特（nyquist）的规定。 结构及运作原理 高速模拟数字转换器有多种结构可供选择，其中以快闪式、流水线式或折叠/内插式等三种最受欢迎。采用快闪式及折叠/内插式的结构可让数字 CMOS 工艺发挥更大的灵活性。折叠式模拟数字转换器的优点是速度快，而且所需的比较器比快闪式模拟数字转换器少。内插式模拟数字转换器则只需极少量输入放大器，而且所需的输入电容也较低。我们所知的折叠/内插式结构便是这两种技术的集成，其优点是管芯体积较小、功耗较低、而动态性能又很高，因此 ADC081000 芯片便采用这种结构，图 1 所示的就是这款芯片的结构框图。 1GSPS 的速度提供足够的计时时间： 以 ADC081000 这类高速、高性能的集成电路来说，它们所需的时钟信号绝对不能附随任何噪音，以确保外部时钟不会将不受欢迎的噪音带进系统，影响系统的整体动态性能。ADC081000 芯片所需的时钟必须属于低相位噪音 (低抖动) 时钟，而且必须能以千兆赫 (GHz) 以上的频率操作。传统的石英振荡器虽然可以提供低抖动的时钟信号，但市场上只有极少石英振荡器能提供振荡频率超过几百兆赫 (MHz) 的时钟信号。为了确保振荡频率及低相位噪音符合要求，我们可以采用高频率压控振荡器 (VCO)、锁相环路 (PLL) 及石英振荡器，并按图 2 所示的设计将之集成一体，这是目前最佳的方法。

几款模数转换器芯片电路原理

模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。本文介绍几款模数转换器芯片电路原理。 1、AD9280 AD9280器件是一款单芯片、8位、32 MSPS模数转换器（ADC），主要介绍了AD9280特性、应用范围、参考设计电路以及电路分析，帮助大家缩短设计时间。 AD9280介绍： AD9280是一款单芯片、8位、32 MSPS模数转换器（ADC），采用单电源供电，内置一个片内采样保持放大器和基准电压源。它采用多级差分流水线架构，数据速率达32 MSPS，在整个工作温度范围内保证无失码。 AD9280特点： 与AD876-8引脚兼容 功耗：95 mW（3 V电源） 工作电压范围：+2.7V至+5.5V 微分非线性（DNL）误差：0.2 LSB 省电（休眠）模式

AD9280内部结构框图： 图1 AD9280的内部结构框图，展示了内部的构成AD9280参考设计电路： 图2 AD9280典型应用电路

2、AD7541 AD7541器件是一款低成本、高性能12位单芯片乘法数模转换器，主要介绍了AD7541特性、应用范围、参考设计电路以及电路分析，帮助大家缩短设计时间。 AD7541介绍： AD7541A是一款低成本、高性能12位单芯片乘法数模转换器。该器件采用先进的低噪声薄膜CMOS技术制造，并提供标准18引脚DIP和20引脚表贴两种封装。AD7541A与业界标准器件AD7541在功能和引脚上均相兼容，并且规格和性能都有所改进。此外，器件设计得到改进，可确保不会发生闩锁，因此无需输出保护肖特基二极管。 AD7541特点： AD7541的改进版本 完整的四象限乘法 12位线性度（端点） 所有器件均保证单调性 TTL/CMOS 兼容型 低成本 无需保护肖特基二极管

模数转换器

A/D转换器 模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。 通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。 模数转换器最重要的参数是转换的精度，通常用输出的数字信号的位数的多少表示。转换器能够准确输出的数字信号的位数越多，表示转换器能够分辨输入信号的能力越强，转换器的性能也就越好。 A/D转换一般要经过采样、保持、量化及编码4个过程。在实际电路中，有些过程是合并进行的，如采样和保持，量化和编码在转换过程中是同时实现的。 一般来说，AD比DA贵，尤其是高速的AD，因为在某些特殊场合，如导弹的摄像头部分要求有高速的转换能力。一般那样AD要上千美元。还有通过AD的并联可以提高AD的转换效率，多个AD同时处理数据，能满足处理器的数字信号需求了。模数转换过程包括量化和编码。量化是将模拟信号量程分成许多离散量级，并确定输入信号所属的量级。编码是对每一量级分配唯一的数字码，并确定与输入信号相对应的代码。最普通的码制是二进制，它有2n个量级（n为位数）,可依次逐个编号。模数转换的方法很多，从转换原理来分可分为直接法和间接法两大类。直接法是直接将电压转换成数字量。它用数模网络输出的一套基准电压，从高位起逐位与被测电压反复比较，直到二者达到或接近平衡（见图）。控制逻辑能实现对分搜索的控制，其比较方法如同天平称重。先使二进位制数的最高位Dn-1＝1，经数模转换后得到一个整个量程一半的模拟电压VS，与输入电压Vin 相比较，若V in>VS,则保留这一位；若V inVS还是V in

数模转换与模数转换

第7章数-模转换与模-数转换 第1讲数-模转换 一、教学目的： 1、数模转换的基本原理。 2、理解常见的数模转换电路。 3、掌握数模转换电路的主要性能指标。 二、主要内容： 1、数模转换的定义及基本原理 2、权电阻D/A转换器、倒T型D/A转换器的电路结构特点、工作原理及其主要技术参数 3、DAC主要性能指标 三、重点难点： 权电阻D/A转换器、倒T型D/A转换器的电路结构特点、工作原理及其主要技术参数。 四、课时安排：2学时 五、教学方式：课堂讲授 六、教学过程设计 复习并导入新课： 新课讲解： [重点难点] 权电阻D/A转换器、倒T型D/A转换器的电路结构特点、工作原理及其主要技术参数，逐次逼近型A/D转换器、双积分型A/D转换器的电路结构特点、工作原理及其主要技术参数。 [内容提要] 本章介绍数字信号和模拟信号相互转换的基本原理和常见转换电路。 必要性与意义：自然界中，许多物理量是模拟量，电子系统中的输入、输出信号多数也是模拟信号。而数字系统处理的数字信号却具有抗干扰能力强、易处理等优点；利用数字系统处理模拟信号的情况也越来越普遍。由于数字系统只能对数字信号进行处理，因此要根据实际情况对模拟信号和数字信号进行相互转换。 随着计算机技术和数字信号处理技术的快速发展，在通信、自动控制等许多领域，常常需要将输入到电子系统的模拟信号转换成数字信号后，再由系统进行相应的处理，而数字系统输出的数字信号，还要再转换为模拟信号后，才能控制相关的执行机构。这样，就需要在模拟信号与数字信号之间建立一个转换接口电路—模数转换器和数模转换器。 A/D转换定义：将模拟信号转换为数字信号的过程称为模数转换（Analog to Digital），或A/D转换。能够完成这种转换的电路称为模数转换器（Analog Digital Converter），简称

第7章 数模和模数转换器

第7章数模和模数转换器 能将数字量转换为模拟量(电流或电压)，使输出的模拟量与输入的数字量成正比的电路称为数模转换器，简称D/A或DAC（Digital to Analog Converter）。能将模拟电量转换为数字量，使输出的数字量与输入的模拟电量成正比的电路称为模数转换器，简称A/D或ADC（Analog to Digital Converter）。D/A、A/D 转换技术的发展非常迅速，目前已有各种中、大规模的集成电路可供选用。 7.1 D/A 转换器 数模转换的基本原理就是将输入的每一位二进制代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，这样所得的总模拟量与数字量成正比，于是便实现了从数字量到模拟量的转换。 7.1.1 二进制权电阻网络D/A转换器 1.电路结构 权电阻网络D/A转换电路如图7.1所示。它主要由权电阻网络D/A转换电路、求和运算放大器和模拟电子开关三部分构成，其中权电阻网络D/A转换电路是核心，求和运算放大器构成一个电流、电压转换器，将流过各权电阻的电流相加，并转换成与输入数字量成正比的模拟电压输出。 图7.1 二进制权电阻网络D/A转换电路 2.工作原理 二进制权电阻网络的电阻值是按 4 位二进制数的位权大小取值的，最低位电阻值最大，为23R，然后依次减半，最高位对应的电阻值最小，为20R。不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还是接到地，也就是不论输入数字信号是1 还是0 ，各支路的电流是不变的。

模拟开关S受输入数字信号控制，若d=0，相应的S合向同相输入端（地）；若d=1，相应的S合向反相输入端。 i正比于输入的二进制数，所以实现了数字量到模拟量的转换。 3.运算放大器的输出电压 采用运算放大器进行电压转换有两个优点：一是起隔离作用，把负载电阻与电阻网络相隔离，以减小负载电阻对电阻网络的影响；二是可以调节R F控制满刻度值（即输入数字信号为全1）时输出电压的大小，使D/A转换器的输出达到设计要求。 7.1.2 R-2RT型网络D/A转换器 1.电路结构 4位R-2RT型网络D/A转换器的电路如图7.2（a）所示，它主要由R-2RT 型电阻网络、求和运算放大器和模拟电子开关三部分构成，其中R-2R电阻网络是D/A转换电路的核心，求和运算放大器构成一个电流、电压转换器，它将与输入数字量成正比的输入电流转换成模拟电压输出。 2.工作原理 当只有一个电子模拟开关S合向1 ，而其余电子模拟开关S均合向0 时，从该支路的2R电阻向左、右看去的等效电阻均为2R，该电流流向A点时，每经过一节R-2R电路，电流就减少一半。如只有开关S0合向1 ，即对应输入的二进制数为d3d2d1d0=0001 时，T形电阻网络的等效电路如图7.2 （b）所示。

模数转换器基本原理及常见结构

模数转换器基本原理及常见结构 采样是将连续的模拟信号在时间上进行离散的过程。采样是通过一个 时钟信号来触发的，时钟信号以一定的频率进行变化。在每个时钟周期内，模拟信号的幅值被记录下来，形成离散的采样点。采样定理告诉我们，如 果信号的最高频率为f，则采样频率应大于2f，以避免采样误差。 量化是将离散的采样点映射到固定的取值档位上的过程。量化的目的 是将无限多的可能取值映射为有限的离散取值。这里使用的是一个模拟信 号值到数字量值的映射函数。在量化过程中，通过一个比特宽度来决定映 射的离散量级。比特宽度越宽，精度越高，但需要更大的存储空间和处理 能力。 逐次逼近型是一种主流的结构，它逐渐逼近输入信号的幅值。它包括 一个比较器、一个数字-模拟转换器（DAC）和一个查找表。比较器将输入 信号与DAC输出的电压进行比较，然后根据比较结果来调整DAC的输出电压。通过多次迭代，逐步逼近输入信号的幅值，直到达到所需的精度。逐 次逼近型结构具有高精度和较低的功耗，但速度较慢。 闩锁型结构是另一种常见的模数转换器结构，它基于电容的充电和放 电来实现模拟信号到数字信号的转换。它包括一个电容阵列，一个比较器 和一个逻辑电路。电容阵列通过比较器被连续地充电和放电，直到电压达 到比较器的阈值。然后逻辑电路记录电容阵列中的充电和放电过程，并将 其转换为数字信号。闩锁型结构具有较快的速度和较低的功耗，但由于电 容的存在，精度和稳定性有一定的限制。

总之，模数转换器是将模拟信号转换为数字信号或将数字信号转换为模拟信号的重要设备。它的基本原理是通过采样和量化来实现信号的离散化。常见的结构有逐次逼近型和闩锁型，每种结构都有其优势和限制。

DAC参数及其电路形式

第三节数模转换器(DAC) 一.DAC的基本结构 数模转换器的基本功能是将输入的数字量D转换成与之唯一对应的模拟量A，用数学式可表示为： A=P*D 式中P为变换系数。 图DAC的基本结构 图中，输入数字量通过接口电路后控制模拟开关的各位的通断，从而改变转换网络的连接关系，使网络输出的电流大小和输入数字信号的大小成正比，其比例系数和基准电压有关。通常使输出电流的大小正比于输入数字量和基准电压，此时构成的是线性数模转换器。在许多应用场合，希望得到的是电压模拟信号，此时只要在电流输出端加一个电流/电压变换器，即可得到对应的输出电压。电流/电压变换器通常采用运算放大器电路。

关键器件：图中只有模拟开关、转换网络和基准电压源是必不可少的。 1.基准电压源 对基准电压源的要求主要是稳定性好。转换器的输出和基准电压大小有直接的比例关系，因此基准电压的稳定性对转换器的精度有决定件影响，这在使用无内部电压基准源的转换器时坚持别注意，只有按该器件的要求配置基准电压，该器件提供的性能才有实际意义。一般电压基准器件的温度漂移可做到10ppm／℃以下。双极型器件结构的基准电压源主要有齐纳二极管型和带隙型两种，MOS型器件的基准电源也有许多种形式，但还达不到双极型器件构成的基准电压源性能。 表ADI公司生产的部分基准电压源

AD584是根据带隙原理制成的电压基准，有4种可编程的输出电压：，，和。在芯片制作阶段经过激光调整，使输出电压的绝对精度可达±5μV，在-55～+125℃的整个温度范围内。其温度系数典型值为10ppm／℃，在0～70℃范围内为5ppm／℃。它的带载能力也较强，具有10mA的电流输出能力。并且静态电流很小，最大只有1mA。另外该器件成本也比较低。 用齐纳基准构成的典型电压源是AD2710系列。通过混合工艺，将精密的低温度系数齐纳二极管、作为缓冲和放大用的低漂移运算放大器和精确匹配的电阻组合在一个封装内而构成高精度基准电压源。 AD2710的主要特点是温度漂移极低，可达到土1ppm／℃；只有很好的长期稳定性，可达到25ppm／1000小时；输出电压的预调精度达±。 2.模拟开关 数模转换器中的模拟开关的类型有电压型、电流型和它们组合而成的组合型。电压型开关在关断时，其开关两端电压直接取决于被换接的电压，因此若跨接于开关两端的寄生电容不可忽略时，则开关工作时要对寄生电容充放电，必然影响开关速度。开关闭合时，流过开关的电流取决于开关回路的负载电阻。 电流型开关的特点是不管开关负载电阻的大小，流过开关的电流和被切换的电流相等，实际上在电流型开关的转换器设计中，被切换

数模转换原理

数模转换原理 简介 数模转换（Analog-to-Digital Conversion，ADC）是指将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程。在现代电子技术中，ADC是一个非常重要的模块，广泛 应用于各个领域，如通信、嵌入式系统、音频处理等。数模转换的原理是将模拟信号经过一系列的采样和量化操作，将连续的模拟信号离散化为一系列的数字量。 数模转换的基本原理 数模转换的基本原理包括采样、量化和编码三个过程。 采样 采样是指将连续时间域的模拟信号转换为离散时间域的信号。采样率是指每秒 钟进行采样的次数，单位为赫兹（Hz）。在数字信号处理中，常用的采样率有 44.1kHz、48kHz等。采样率越高，能够还原的信号频率范围越宽。 采样的方法有两种，分别是均匀采样和非均匀采样。均匀采样是指采样间隔时 间相等，每隔一定时间对信号进行采样；非均匀采样是指采样间隔时间不等，可以根据信号的特点来选择采样时间。 量化 量化是将连续的模拟信号的幅度转换为一系列的离散数值的过程。量化操作将 连续的模拟信号在幅度上进行离散化，分为精度和动态范围两个方面。 精度是指采样值的分辨率，一般用比特数（bit）来表示。例如，一个8位的模数转换器可以将采样值量化为256个离散数值。高精度的量化能够更准确地还原 模拟信号，但会增加处理的复杂性和成本。 动态范围是指模数转换器能够量化的信号幅度范围。动态范围越宽，能够还原 的信号幅度范围越大。动态范围一般用信噪比（SNR）来表示，单位为分贝（dB）。通常情况下，较高的动态范围能够保留更多的信号细节。 编码 编码是将量化后的离散数值转换为二进制码的过程。编码可以通过不同的方式 进行，常见的编码方式有二进制编码、格雷码等。编码之后的数字信号可以便于存储、传输和处理。

AD_DA原理及主要技术指标

一.产生原因 随着现代科学技术的迅猛发展特别是数字系统已广泛应用于各种学科领域及日常生活微型计算机就是一个典型的数学系统。但是数字系统只能对输入的数字信号进行处理其输出信号也是数字信号。而在工业检测控制和生活中的许多物理量都是连续变化的模仿量如温度、压力、流量、速度等这些模拟量可以通过传感器或换能器变成与之对应的电压、电流或频率等电模拟量。为了实现数字系统对这些电模拟量进行检测、运算和控制就需要一个模拟量与数字量之间的相互转换的过程。即经常需要将模拟量转换成数字量简称为AD转换完成这种转换的电路称为模数转换器(Analog to Digital Converter) 简称ADC;或将数字量转换成模拟量简称DA转换完成这种转换的电路称为数模转换器(Digital to Analog Converter) 简称DAC图1是某微机控制系统框图。 二.ADC和DAC基本原理及特点 2.1 模数转换器(ADC)的基本原理 模拟信号转换为数字信号一般分为四个步骤进行即取样、保持、量化和编码。前两个步骤在取样-保持电路中完成后两步骤则在ADC中完成。 常用的ADC有积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ -Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。下面简要介绍常用的几种类型的基本原理及特点: 1）积分型(如TLC7135) 。 积分型ADC工作原理是将输入电压转换成时间或频率，然后由定时器/计数器获得数字值。其长处是用简朴电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依靠于积分时间因此转换速率极低。 初期的单片ADC大多采用积分型，现在逐次比较型已逐步成为主流。双积分是一种常用的AD 转换技术具有精度高，抗干扰能力强等优点。但高精度的双积分AD芯片价格较贵，增加了单片机系统的成本。 2）逐次逼近型(如TLC0831) 。 逐次逼近型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成从MSB开始顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低在低分辨率( 12位)时价格很高。 3）并行比较型/串并行比较型(如TLC5510) 。 并行比较型AD采用多个比较器仅作一次比较而实现转换又称FLash型。由于转换速率极高n位的转换需要2n - 1个比较器因此电路规模也极大价格也高只适用于视频AD 转换器等速度非凡高的领域。串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间最典型的是由2个n /2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成用两次比较实行转换所以称为Halfflash型。 二.4）Σ-Δ调制型(如AD7701) 。 Σ- Δ型ADC以很低的采样分辨率( 1位)和很高的采样速率将模拟信号数字化通过使用过采样、噪声整形和数字滤波等方法增加有效分辨率然后对ADC输出进行采样抽取处理以降低有效采样速率。Σ-Δ型ADC的电路结构是由非常简单的模拟电路和十分复杂的数字信号处理电路构成。 5）电容阵列逐次比较型。 电容阵列逐次比较型AD在内置DA转换器中采用电容矩阵方式也可称为电荷再分配型。一般的

模数转换器的原理与设计

模数转换器的原理与设计 模数转换器是一种将模拟信号转换为数字信号的设备。它在现代通信、音频处理、工业自动化和传感器应用中广泛使用。本文将详细介绍模数转换器的原理和设计，帮助读者更好地理解和应用该技术。 一、模数转换器的原理 模数转换器的原理基于采样和量化两个步骤。 1. 采样 采样是指将连续的模拟信号转换为离散的样本点。在采样过程中，模数转换器以一定的时间间隔对模拟信号进行采样，获得一系列的样本值。采样频率决定了转换器对模拟信号进行采样的速度和精度。 2. 量化 量化是指将采样后的模拟信号样本值映射为一系列离散的数字值。在量化过程中，模数转换器将每个采样点的幅值映射为一个特定的数字，通常是二进制数字。量化精度决定了数字化信号的位数，也就是转换器的分辨率。 二、模数转换器的设计 模数转换器的设计包括硬件和软件两个方面。 1. 硬件设计

硬件设计主要涉及模数转换器的电路结构和元器件的选择。常见的 模数转换器电路结构有单通道逐次逼近型（SAR）、ΣΔ型和并行型等。选择合适的电路结构取决于应用需求和性能要求。元器件的选择也非 常重要，如模拟输入电路、放大器、采样保持电路和比较器等。合理 选择元器件可以提高模数转换器的性能和稳定性。 2. 软件设计 软件设计主要涉及模数转换器的控制算法和数据处理。控制算法用 于控制模数转换器的采样和量化过程，常见的算法有逐次逼近算法、 ΣΔ调制算法和校正算法等。数据处理包括滤波、校正和数据压缩等， 可进一步提高数字化信号的质量和可靠性。 三、模数转换器的应用 模数转换器在各个领域都有广泛的应用。 1. 通信领域 模数转换器在通信系统中起着至关重要的作用，例如将音频信号转 换为数字音频、将视频信号转换为数字视频、将射频信号转换为数字 信号等。它可以实现信号的高速传输、远程传输和数字信号处理。 2. 音频处理 模数转换器在音频处理中广泛应用于数字音频设备、音频编解码器、音频接口和音频立体声等。它可以实现高保真音频信号的采集、处理 和传输，满足人们对音质的要求。

信号的转换模数转换器工作原理

信号的转换模数转换器工作原理信号的转换：模数转换器工作原理 模数转换器是一种常见的电子设备，用于将模拟信号转换为数字信号。在本文中，我们将探讨模数转换器的工作原理。 一、概述 模数转换器的主要作用是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。这种转换过程分为两个关键步骤：采样和量化。 二、采样 采样是将连续的模拟信号离散化的过程。采样过程中，模数转换器 使用一个时钟信号来定时地获取模拟信号的采样值。时钟信号的频率 决定了采样的速率。通过采样，模拟信号在时间上被离散化成一系列 的采样值。 三、量化 量化是将连续的采样信号值映射到离散的数字信号值的过程。在这 一步骤中，模数转换器将每个采样值映射为一个数字值，通常是一个 二进制数。这个数字值表示了模拟信号在幅度上的大小，它的精度由 模数转换器的比特位数决定。位数越多，精度越高。 四、编码

编码是将量化后的数字信号转换为特定的编码格式。最常见的编码 格式是二进制编码，通过使用不同的二进制位组合来表示每个数字值。例如，8位二进制编码可以表示256个不同的数字值。 五、工作原理 模数转换器的工作原理可以总结如下：在每个固定的时间间隔内， 模数转换器对模拟信号进行采样，将采样值量化为数字信号，并通过 编码将其表示为二进制形式。这些二进制数据可以被计算机或其他数 字设备进行处理和分析。 六、应用领域 模数转换器在许多领域中得到广泛应用。其中一些应用包括： 1. 通信系统：模数转换器用于将音频、视频等模拟信号转换为数字 信号，以便在数字通信系统中传输和处理。 2. 数据采集：在科学实验或工业监测中，模数转换器被用来将物理 量（如温度、压力等）转换为数字信号，以便记录和分析。 3. 音频处理：模数转换器在音频设备中被广泛应用，如音频接口、 音频播放器等。 4. 摄像头和图像传感器：模数转换器用于将图像传感器采集到的模 拟图像信号转换为数字图像。 总结：

CMOS传感器的工作原理

CMOS传感器的工作原理 CMOS传感器是一种常用于数码相机和手机摄像头中的图像传感器。它有着更高的集成度和更低的功耗，因此在数字图像捕捉和处理方面 具有广泛的应用。本文将详细介绍CMOS传感器的工作原理。 一、基本结构 CMOS传感器是由许多微小的像素组成的，每个像素都包含了光电 二极管、放大器和模数转换器。下面详细介绍这些组成部分的工作原理。 1. 光电二极管 光电二极管是CMOS传感器最基本的部分。当光线照射到光电二极管上时，光子会与半导体材料发生相互作用，产生电子-空穴对。其中 的电子会被电场引力吸引到一侧，形成电流。 2. 放大器 放大器的作用是放大光电二极管产生的微弱电流。CMOS传感器中 的每个像素都配备了一个放大器，使得从不同像素中获取的电流能够 被放大并进一步处理。 3. 模数转换器 模数转换器（ADC）将模拟电流转换为数字信号。模数转换器将连 续的模拟电流转换为离散的数字信号，以便进一步的数字信号处理和 存储。

二、工作原理 当光线照射到CMOS传感器上时，每个像素中的光电二极管会产生微弱的电流。这些电流被放大器放大，并通过模数转换器将其转换为 数字信号。 在CMOS传感器中，每个像素都有自己的感光区域和存储电容。感光区域用来接收光线，而存储电容则存储感光区域产生的电荷。存储 电容的大小决定了每个像素的感光能力。 当光线照射到感光区域时，感光区域产生电荷并储存在存储电容中。随后，通过控制电路将电荷从存储电容中读取出来，并将其转化为电 流信号。这个电流信号经过放大器放大后，经过模数转换器转换为数 字信号。 三、优势 CMOS传感器相对于传统的CCD传感器具有以下优势： 1. 集成度高：CMOS传感器可以与其他电路集成在一起，形成一个 更紧凑、更高性能的图像处理系统。 2. 低功耗：CMOS传感器由于结构特点以及使用的工作电压较低， 功耗相对较低。 3. 快速读取：CMOS传感器可以实现快速的图像读取，适用于高速 拍摄和连拍模式。

ADC的结构方案概述

ADC的结构方案概述 ADC，即模数转换器（Analog-to-Digital Converter），是将模拟信 号转换为数字信号的一种电子设备。在现代电子技术中，ADC广泛应用于 各个领域，如通信、控制系统、医疗设备等。ADC的结构设计有多种方案，本文将对其中的几种典型结构进行概述和介绍。 1.逐次逼近型ADC 逐次逼近型ADC是最常见的一种结构方案。它采用一个逐次逼近算法，从最高位开始逐步逼近输入信号的大小。该结构主要包括一个比较器、一 个数字-模拟转换器和一个数字逻辑控制器。在每个时钟周期内，逻辑控 制器生成一个比较阈值，并将其与输入信号进行比较。根据比较结果，控 制器调整阈值，逐步逼近输入信号的大小，直至达到所需精度。逐次逼近 型ADC的优点是结构简单、实现容易。缺点是转换速度较慢，适用于低速 应用场景。 2.并行型ADC 并行型ADC是一种高速的转换器结构方案。它使用多个比较器并行工作，将输入信号划分成多个子区间，然后分别进行转换。每个子区间由一 个比较器和一个数字-模拟转换器处理。最后，将各个子区间的数字结果 合并，得到最终的转换结果。并行型ADC的优点是高速、高精度，适用于 需要高速转换的应用。缺点是硬件成本高，布线复杂。 3. Sigma-Delta型ADC Sigma-Delta型ADC是一种低速高精度的转换器方案，常用于声音和 音频信号的数字化处理。它利用了噪声和过采样的技术，将输入信号与一 个高频的参考信号进行混合，并通过一个积分运算器对混合信号进行积分

平均。通过高频参考信号的累积效应，有效抑制了噪声对转换结果的影响。最后，通过一个数字滤波器对输出进行滤波，得到最终的数字结果。Sigma-Delta型ADC的优点是高精度、抗干扰能力强。缺点是转换速度较慢，不适用于高速应用。 4.均匀量化型ADC 均匀量化型ADC是一种基于均匀量化原理的转换器方案。它采用一个 多电平比较器和一个分级量化器进行转换。多电平比较器将输入信号与一 组参考电平进行比较，然后将比较结果转化为数字码。分级量化器根据比 较结果和电平差值，将输入信号划分成多个不同的水平，然后进行量化。 均匀量化型ADC的优点是转换速度较快、硬件复杂度低。缺点是量化误差 较大，精度相对较低。 综上所述，ADC的结构方案多种多样，每种方案都有其适用的应用场 景和特点。逐次逼近型ADC适用于低速应用，并行型ADC适用于高速应用，Sigma-Delta型ADC适用于低速高精度应用，均匀量化型ADC适用于普通 要求的转换应用。在实际应用中，需要根据具体的需求来选择合适的ADC 结构方案。

cyclic adc原理

cyclic adc原理 Cyclic ADC原理 简介： Cyclic ADC（循环逼近型模数转换器）是一种常用的模数转换器，它通过逐个比较输入信号与参考电压的大小，并将比较结果转换为数字输出。本文将详细介绍Cyclic ADC的工作原理和基本结构，并讨论其优缺点及应用领域。 一、工作原理 Cyclic ADC的工作原理可以概括为以下几个步骤： 1. 输入信号采样：将待转换的模拟信号通过采样电路进行采样，得到一个连续的模拟信号。 2. 比较器阵列：将采样得到的模拟信号与一系列参考电压进行逐个比较。 3. 决策逻辑：根据比较结果，决策逻辑电路将比较结果编码为二进制数值。 4. 数字输出：将编码后的二进制信号输出为数字信号。 二、基本结构 Cyclic ADC主要由以下几个关键组件组成： 1. 输入采样电路：用于对输入信号进行采样，通常采用采样保持电路将输入信号保持在一个稳定的电平上。

2. 比较器阵列：由一系列比较器组成，每个比较器将输入信号与一个参考电压进行比较。 3. 编码器：将比较器阵列的输出结果进行编码，通常采用一种编码算法（如二进制加权法）将比较结果映射为二进制码。 4. 数字输出接口：将编码后的二进制信号输出为数字信号，通常采用并行输出或串行输出方式。 三、优缺点 1. 优点： （1）Cyclic ADC的转换速度较快，适用于高速数据采集和实时控制系统。 （2）由于比较器阵列的并行工作方式，Cyclic ADC具有较高的转换精度和较低的非线性误差。 （3）Cyclic ADC的电路结构相对简单，易于设计和制造，成本较低。 2. 缺点： （1）Cyclic ADC的功耗较高，由于比较器阵列的并行工作，整个系统的功耗相对较大。 （2）由于比较器阵列的数量和精度限制，Cyclic ADC的位数和转换精度有一定的限制。 （3）Cyclic ADC对输入信号的噪声和非理想性较为敏感，对输入信号要求较高。

单片机ADC采集原理

单片机ADC采集原理 单片机是指一种具有完整的中央处理器、存储器和输入输出设备的微型计算机系统，可以完成各种各样的任务。在许多应用中，单片机需要对外部模拟信号进行采集和处理。ADC（Analog-to-Digital Converter，模数转换器）是一种能够将模拟信号转换为数字信号的电路或芯片。 ADC采集原理是指通过ADC模块将模拟信号转换为数字信号的过程。下面将详细介绍单片机ADC采集原理的工作过程。 1. 单片机ADC模块的基本结构 在单片机内部，ADC模块通常由参考电压源、采样保持电路、模数转换核心和控制电路四部分构成。 参考电压源提供给ADC模块一个已知的参考电压，用于将模拟信号进行比较和转换。 采样保持电路用于对模拟信号进行采样和保持。采样是指将模拟信号在一定时间内取样，保持是指将采样后的信号保持不变，以便进行转换。 模数转换核心是ADC的关键部分，它根据采样信号和参考电压的差异，将模拟信号转换为对应的数字信号。 控制电路用于控制ADC模块的工作方式和采样频率等参数。 2. 单片机ADC采集原理的工作过程

在进行ADC采集时，首先需要设置参考电压源，并将需要采集的 模拟信号输入到ADC模块中。 然后，单片机通过控制电路控制ADC模块开始采集。ADC模块根 据采样保持电路对模拟信号进行采样，并将采样结果输入到模数转换 核心。 模数转换核心根据模拟信号和参考电压的差异，将模拟信号转换为 相应的数字信号。转换后的数字信号可以通过总线或其他方式传输到CPU或存储器进行处理和存储。 最后，单片机可以根据需要继续进行新一轮的ADC采集，或者对 已经转换得到的数字信号进行进一步处理。 3. 单片机ADC采集原理的应用场景 单片机的ADC采集原理在许多应用场景中得到广泛应用。 例如，将温度传感器的模拟信号接入ADC模块，通过转换后的数 字信号可以得到当前环境的温度数值。 又如，通过将光敏电阻的模拟信号输入到ADC模块，可以实现光 敏传感器的功能，用于检测光线的强度变化。 此外，单片机的ADC采集原理还广泛应用于数据采集、仪器仪表、传感器信号处理等众多领域。 4. 单片机ADC采集原理的优化和注意事项

saradc基本结构及其原理_概述及解释说明

saradc基本结构及其原理概述及解释说明 1. 引言 1.1 概述 引言部分将对saradc的基本结构及其原理进行概述和解释说明。saradc 是一种模拟数字转换器，用于将模拟信号转换为数字信号。它在电子领域中具有广泛应用，特别是在数据采集和信号处理方面。了解saradc的基本结构和工作原理对于深入理解其功能和优势至关重要。 1.2 文章结构 本文将按照以下结构进行介绍： - 第一部分将介绍saradc的基本结构，包括其组成部分和相互之间的关系。通过了解saradc的基本结构，读者可以更好地理解它的内部工作原理。 - 第二部分将详细解释saradc的工作原理。我们将探讨数字化过程、采样频率、量化误差等关键概念，并阐述它们与saradc原理之间的联系。 - 第三部分将以实例应用和案例研究为基础，介绍不同领域中saradc的具体应用情况，并对这些案例进行详细分析。通过实际案例，读者可以从不同角度深入了解saradc的实际运用和效果。 - 第四部分将探讨saradc的局限性和改进方向。我们将分析saradc存在的一些局限性，并提出相应的改进建议，以期在实际应用中能够更好地解决问题。

- 最后，我们将对文章进行总结回顾，并对saradc未来发展进行展望。 1.3 目的 本文旨在通过介绍saradc的基本结构及其原理，帮助读者了解这一技术在模拟信号转换中的作用和重要性。同时，通过实例应用和案例研究，让读者深入了解saradc在不同领域中的实际应用情况和效果。最后，我们将探讨saradc 存在的局限性，并提出改进方向和可能遇到的挑战，并为未来saradc技术发展展示出一条可行的道路。 2. saradc基本结构及其原理： 2.1 saradc基本结构： saradc是一种模拟数字转换器，它用于将输入的模拟信号转换为数字信号。它由多个关键部分组成，包括模拟输入端、采样保持电路、比较器、参考电压、计数器和数字输出端。 2.2 saradc原理解释： saradc的工作原理基于逐次逼近法。当saradc开始工作时，首先使用一个已知的参考电压作为比较器的参考。然后，通过控制采样保持电路来捕获输入信号，并将其与参考电压进行比较。根据比较结果，saradc会调整计数器进行逼近操作，直到找到与输入信号最接近的数字输出值。

FPGA培训资料-模数转换

模数转换（AD转换） 模数转换(ADC)亦称模拟一数字转换，与数/模(D/A)转换相反，是将连续的模拟量（如象元的灰阶、电压、电流等）通过取样转换成离散的数字量。例如，对图象扫描后，形成象元列阵，把每个象元的亮度（灰阶）转换成相应的数字表示，即经模/数转换后，构成数字图象。通常有电子式的模/数转换和机电式模/数转换二种。在遥感中常用于图象的传输，存贮以及将图象形式转换成数字形式的处理。例如：图像的数字化等。 信号数字化是对原始信号进行数字近似，它需要用一个时钟和一个模数转换器来实现。所谓数字近似是指以N-bit的数字信号代码来量化表示原始信号，这种量化以bit位单位，可以精细到1/2^N。时钟决定信号波形的采样速度和模数转换器的变换速率。转换精度可以做到24bit，而采样频率也有可能高达1GHZ，但两者不可能同时做到。通常数字位数越多，装置的速度就越慢。 模数转换的过程 模数转换包括采样、保持、量化和编码四个过程。在某些特定的时刻对这种模拟信号进行测量叫做采样，量化噪声及接收机噪声等因素的影响，采样速率一般取fS=2.5fmax。通常采样脉冲的宽度tw 是很短的，故采样输出是断续的窄脉冲。要把一个采样输出信号数字化，需要将采样输出所得的瞬时模拟信号保持一段时间，这就是保持过程。量化是将连续幅度的抽样信号转换成离散时间、离散幅度的数字信号，量化的主要问题就是量化误差。假设噪声信号在量化电平中是均匀分布的，则量化噪声均方值与量化间隔和模数转换器的输入阻抗值有关。编码是将量化后的信号编码成二进制代码输出。这些过程有些是合并进行的，例如，采样和保持就利用一个电路连续完成，量化和编码也是在转换过程中同时实现的，且所用时间又是保持时间的一部分。 超高速模数转换器AD9224及其应用 摘要：AD9224模数转换器的最高采样频率为40MHz，数据精度为12位。内部采用闪烁式AD及多级流水线式结构，因而不失码，使用方便、准确度高。文章

Sigma-Delta-ADC原理简单理解

Sigma-Delta-ADC原理简单理解

∑∆模数转换器概述 过采样∑∆ADC 的基本结构包括抗混迭滤波器、调制器及降采样低通滤波器，如图3.1所示。抗混迭滤波器将输入信号限制在一定的带宽之内，对于过采样ADC ，由于输入信号带宽0 f 远小于采样频率 s f 的一半，抗混迭滤波的通带到 阻带之间的过渡带( 2s f f -)较宽，缓解了其设计要求，可用低阶模拟滤波器实 现。调制器将过采样信号转化为高速、低精度的数字信号。然后降采样滤波器将其转变为Nyquist 频率的高精度信号。调制器可以抑制过采样率ADC 电路引入的噪声，非线性等误差，这样缓解了它对模拟电路的精度要求。另外，对于开关电容电路实现的过采样ADC ，无需采用采样保持电路。 X(t) Y[n] 抗混迭滤波器 调制器 s f 0 f H(f) D/A M 模拟部分 /s f M 数字部分 降采样低通滤波器 图3.1 ∑∆ 过采样ADC 的结构图 本章首先介绍了∑∆ADC 的一些主要性能指标、调制器的工作原理、基本结构，然后介绍了调制器的非理想因素与误差来源，最后介绍了未深入研究的问题与宽带∑∆ADC 研究现状。 3.1 ∑∆ADC 的一些主要性能指标 ∑∆ADC 的主要性能指标为：动态范围(DR)、信噪比(SNR)、信噪失真比(SNDR)、有效位数(ENOB)以及过载度(OL)。如图3.2所示，图中横轴为输入信号的归一化值，即 /in ref V V ，纵轴为SNR 或SNDR ，二者均用dB 表示。从图3.2中 可以看出，当输入信号幅度较小时，SNR 和SNDR 大小是相等的；随着输入幅度的增加，失真将会降低调制器的性能，因而在输入幅度较大时，SNDR 会比SNR

八位电阻式数模转换器

八位电阻式数模转换器 摘要：伴随着新型半导体技术和通信技术的发展，众多先进电子产品在各行各业中层出不穷。在这些新的技术和产品中，数据转换器（data converter）是不可或缺的一个重要模块，他负担着在用数字码来反映编码信息的信号（数字信号）和用幅度来表示编码信息的信号（模拟信号）之间的相互转换的作用。本文所要讨论的便是数模转换器。 数模转换器在数字处理系统中有着广泛的应用，集成电路的大规模化、数模混合系统及片上系统（SOC）的趋势需要高性能的数模转换器，例如更高的速度、更高的分辨率、更低的功耗和低电压工作等。本文设计了一个8位电容式数模转换器。 关键词：数模转换器；电阻式；二进制；信号

目录 1 绪论 (1) 1.1 研究背景及意义 (1) 1.1.1 研究背景 (1) 1.1.2 研究意义 (1) 1.2 数模转换器的发展概况 (1) 2 DAC概述 (2) 2.1 数模转换器的基本概念 (2) 2.2 D/A转换器的性能指标 (2) 2.2.1 D/A转换器的转换精度 (2) 2.2.2 D/A转换器的转换速度 (3) 2.2.3 输出毛刺 (3) 2.2.4 误差分析 (4) 2.3 数模转换器的常见结构 (5) 2.3.1 权电阻网络D/A转换器 (5) 2.3.2 R-2R梯形倒T形电阻网络DAC (6) 2.3.3 倒T形电阻网络D/A转换器 (6) 2.3.4 权电流型D/A转换器 (8) 2.3.5 电压型D/A转换器 (8) 2.3.5 权电容网络D/A转换器 (9) 3 DAC的电路设计及其仿真 (10) 3.1本论文电阻网络的选择 (10) 3.2 电阻网络设计 (11) 3.3 开关电路的设计 (12) 3.4 电路的仿真结果 (14) 参考文献 (17)