ADC 模數轉換器瀏覽次數：2846次  最近更新：2019-12-23 13:12:45

ADC，Analog-to-DigitalConverter的縮寫，指模/數轉換器或者模數轉換器。是指將連續變化的模擬信號轉換為離散的數字信號的器件。真實世界的模擬信號，例如溫度、壓力、聲音或者圖像等，需要轉換成更容易儲存、處理和發射的數字形式。模/數轉換器可以實現這個功能，在各種不同的產品中都可以找到它的身影。與之相對應的DAC，Digital-to-AnalogConverter，它是ADC模數轉換的逆向過程。ADC最早用于對無線信號向數字信號轉換。如電視信號，長短播電臺發接收等。

ADC的轉換步驟
模數轉換一般要經過采樣、保持和量化、編碼這幾個步驟。在實際電路中，有些過程是合并進行的，如采樣和保持，量化和編碼在轉換過程中是同時實現的。
采樣定理：當采樣頻率大于模擬信號中最高頻率成分的兩倍時，采樣值才能不失真的反映原來模擬信號。

ADC的主要參數

1. 轉換精度
集成ADC用分辨率和轉換誤差來描述轉換精度。
2. 分辨率
通常以輸出二進制或十進制數字的位數表示分辨率的高低，因為位數越多，量化單位越小，對輸入信號的分辨能力就越高。
例如：輸入模擬電壓的變化范圍為0～5 V，輸出8位二進制數可以分辨的最小模擬電壓為5 V×2－8＝20 mV；而輸出12位二進制數可以分辨的最小模擬電壓為5 V×2－12≈1.22 mV。
3. 轉換誤差
它是指在零點和滿度都校準以后，在整個轉換范圍內，分別測量各個數字量所對應的模擬輸入電壓實測范圍與理論范圍之間的偏差，取其中的最大偏差作為轉換誤差的指標。通常以相對誤差的形式出現，并以LSB為單位表示。例如ADC0801的相對誤差為±? LSB。
4. 轉換速度
完成一次模數轉換所需要的時間稱為轉換時間。大多數情況下，轉換速度是轉換時間的倒數。
ADC的轉換速度主要取決于轉換電路的類型，并聯比較型ADC的轉換速度最高（轉換時間可小于50 ns），逐次逼近型ADC 次之（轉換時間在10～100μs 之間），雙積分型ADC 轉換速度最低（轉換時間在幾十毫秒至數百毫秒之間）。

ADC的轉換方法

ADC的量化是將模擬信號量程分成許多離散量級，并確定輸入信號所屬的量級。編碼是對每一量級分配唯一的數字碼，并確定與輸入信號相對應的代碼。最普通的碼制是二進制，它有2n個量級（n為位數）,可依次逐個編號。模數轉換的方法很多，從轉換原理來分可分為直接法和間接法兩大類。 直接法是直接將電壓轉換成數字量。它用數模網絡輸出的一套基準電壓，從高位起逐位與被測電壓反復比較，直到二者達到或接近平衡（見圖）。控制邏輯能實現對分搜索的控制，其比較方法如同天平稱重。先使二進位制數的最高位Dn-1＝1，經數模轉換后得到一個整個量程一半的模擬電壓VS，與輸入電壓Vin相比較，若Vin>VS,則保留這一位；若VinVS還是Vin

間接法不將電壓直接轉換成數字，而是首先轉換成某一中間量,再由中間量轉換成數字。常用的有電壓-時間間隔(V/T)型和電壓-頻率(V/F)型兩種，其中電壓-時間間隔型中的雙斜率法（又稱雙積分法）用得較為普遍。

ADC的原理

先設定一個數字量DA，并將DA經DAC轉換成模擬量UA后，與待轉換的模擬量UX比較，如果比較結果UA=UX，則可確定所轉換成的數字量為DA。順序脈沖發生器由5位環形計數器構成，輸出5個時間上有一定先后順序的CP脈沖，送給逐次逼近寄存器。
逐次逼近寄存器由4個D觸發器構成，在順序脈沖CP1至CP2的推動下，記憶每次由電壓比較器比較的結果，并進行修改設定向DAC提供新的二進制輸入數碼。待轉換的模擬電壓UX送到電壓比較器的同相輸入端，比較器的反相輸入端為DAC輸出的模擬電壓UA，將最終比較結果經4個D觸發器以數字量的形式輸出，比而完成AD轉換。