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ADC选型详解:原理、步骤与构造
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更新于2024-07-08
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ADC选型经典指南深入探讨了模数转换器(ADC)的基础知识与重要特性。首先,ADC作为Analog-to-Digital Converter的缩写,是一种电子元件,负责将模拟信号转化为数字信号,通过一个参考模拟量来确定转换的精度,输出的数字量代表输入信号相对于参考的大小。在A/D转换过程中,由于模拟信号的连续性和数字信号的离散性,采样和保持是关键步骤。采样频率需满足采样定理,确保捕捉到模拟信号的高频成分,而保持环节则确保转换期间信号稳定。 量化和编码则是后续步骤,量化是将采样值精确地转换为量化单位,如以最小单位电压△的整数倍表示,这会带来量化误差,但可以通过增加量化级数减小误差,但也会增加电路复杂性。采用舍尾取整法是另一种量化方法,但此处并未详述。 ADC的转换过程并非瞬间完成,采样结束后需要时间转换,这期间可通过标志位检测转换是否完成,采用中断方式可以提高数据获取效率。ADC的基本构造包括滤波器,它决定了ADC的采样频率,即其能够处理信号的最大频率范围。滤波器的选择直接影响着ADC的整体性能和系统的动态响应能力。 ADC选型时需要综合考虑输入信号的特性、所需的转换精度、采样速率、电路复杂度以及功耗等因素,以选择最适合特定应用需求的ADC器件。这不仅涉及理论知识,还涉及到实际工程中的实践技巧和经验判断。
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三 ADC 的分类
1〕积分型
积分型 AD 工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率),然后由定
时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率,但缺点是由于转换精度
依赖于积分时间,因此转换速率极低。初期的单片 AD 转换器大多采用积分型,现在逐次
比拟型已逐步成为主流。
2〕逐次比拟型
逐次比拟型 AD 由一个比拟器和 DA 转换器通过逐次比拟逻辑构成,从 MSB 开场,顺序地
对每一位将输入电压与内置 DA 转换器输出进展比拟,经 n 次比拟而输出数字值。其电路
规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低,在低分辩率〔<12 位〕时价格廉价,但高精
度〔>12 位〕时价格很高。
具体工作过程如下,举例说明:
设逐次逼近存放器 SAR 是 8 位,基准电压 10.24V,模拟输入电压 8.3V,转换成二进制
数码。工作过程如下:
转换开场之前,先将 SAR 清零;
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