A/D轉(zhuǎn)換器
A/D轉(zhuǎn)換器是從自然界的現(xiàn)象(各種各樣的應(yīng)用)產(chǎn)生的模擬信號(hào)變換為數(shù)字信號(hào)(A/D變換)的東西。這個(gè)工作是指由模擬信號(hào)經(jīng)過采樣→量化→編碼變換為數(shù)字信號(hào)的一系列步驟。
集成A/D轉(zhuǎn)換器，因?yàn)槟M信號(hào)在時(shí)間上是連續(xù)的,所以,在將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)時(shí)，必須在選定的一系列時(shí)間點(diǎn)上對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，然后將這些采樣值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。通常A/D轉(zhuǎn)換的過程包括采樣、保持和量化、編碼兩大步驟。
采樣：是指周期地獲取模擬信號(hào)的瞬時(shí)值，從而得到一系列時(shí)間上離散的脈沖采樣值。
保持：是指在兩次采樣之間將前一次采樣值保存下來，使其在量化編碼期間不發(fā)生變化。
采樣保持電路一般由采樣模擬開關(guān)、保持電容和運(yùn)算放大器等幾個(gè)部分組成。經(jīng)采樣保持得到的信號(hào)值依然是模擬量，而不是數(shù)字量。任何一個(gè)數(shù)字量的大小，都是以某個(gè)最小數(shù)字量單位的整數(shù)倍來表示的。
量化：將采樣保持電路輸出的模擬電壓轉(zhuǎn)化為最小數(shù)字量單位整數(shù)倍的轉(zhuǎn)化過程稱為量化。所取的最小數(shù)量單位叫做量化單位，其大小等于數(shù)字量的有效位所代表的模擬電壓大小，記作ULSB。
編碼：把量化的結(jié)果用代碼(如二進(jìn)制數(shù)碼、BCD碼等)表示出來，稱為編碼。A/D轉(zhuǎn)換過程中的量化和編碼是由A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)的。
一 .A/D轉(zhuǎn)換器的類型，A/D轉(zhuǎn)換器的類型很多，根據(jù)轉(zhuǎn)換方法的不同，的A/D轉(zhuǎn)換器有如下幾種類型。
1.并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器
并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器由電阻分壓器、電壓比較器、數(shù)碼寄存器及編碼器4個(gè)部分組成。這種A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度快，其轉(zhuǎn)換時(shí)間只受電路傳輸延遲時(shí)間的限制，能達(dá)到低于20ns。缺點(diǎn)是隨著輸出二進(jìn)制位數(shù)的增加，器件數(shù)目按幾何級(jí)數(shù)增加。一個(gè)n位的轉(zhuǎn)換器，需要2n-1個(gè)比較器。例如，n=8時(shí)，需要28-1=255個(gè)比較器。因此，制造高分辨率的集成并行A/D轉(zhuǎn)換器受到一定限制。顯然，這種類型的A/D轉(zhuǎn)換器適用于要求轉(zhuǎn)換速度高、但分辨率較低的場(chǎng)合。
2.逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器
逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器是集成ADC芯片中使用泛的一種類型。它由電壓比較器、邏輯控制器、D/A轉(zhuǎn)換器及數(shù)碼寄存器組成。逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度較快，且輸出代 碼的位數(shù)多，精度高。
3.雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器
雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器是一種間接A/D轉(zhuǎn)換器。其工作原理是把輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成一個(gè)與之成正比的時(shí)間寬度信號(hào)，然后在這個(gè)時(shí)間寬度里對(duì)固定頻率的時(shí)鐘脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，其結(jié)果就 是正比于輸入模擬信號(hào)的數(shù)字量輸出。它由積分器、檢零比較器、時(shí)鐘控制門和計(jì)數(shù)器等幾部分組成。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是精度高、抗力強(qiáng)，缺點(diǎn)是速度較慢。在對(duì)速度要求不高的數(shù)字化儀表中得到廣泛使用。
二、使用在不同應(yīng)用上，過程中作用各不同：
1. 使用電阻的產(chǎn)品
電阻元件是在IC上易處理的模擬設(shè)備。
比精度也比較好,無需修整就可以實(shí)現(xiàn)高達(dá)約10bit的精度。
由于選擇合適的電阻值，從低速到高速，可涵蓋的范圍很廣。
2. 使用電容器的產(chǎn)品
在一般IC中由于電容器比電阻的相對(duì)精度高，在中高精度的D/A轉(zhuǎn)換器中使用的比較多。
為了獲取更高的精度，必須要大電容，充放電時(shí)長(zhǎng)時(shí)間加速比較困難。
另外，在低頻時(shí)為了補(bǔ)充泄漏電流，需要不斷更新，所以工作變得復(fù)雜。
3. 使用電流的產(chǎn)品
這是面向高速(數(shù)MHz～)用途的變換方式。根據(jù)數(shù)字輸入，通過開關(guān)電流源來切換輸出電流。
輸出電流是用電阻、運(yùn)算放大器來進(jìn)行電流-電壓的變換。
4. 過采樣方法
面向高精度(16bit～)用途的變換方式。
這是過濾了低分辨率和高采樣率的輸出，從而得到所期望的模擬信號(hào)。
用"0"和"1"2個(gè)值輸出和低通濾波器來構(gòu)成的1bitΔ-Σ的方法是常見的。
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