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ADC
閱讀�46503時間�2010-10-28 13:36:59

  ADC是模�(shù)�(zhuǎn)換器的英文簡�,是一種能將模擬信號轉(zhuǎn)�?yōu)�?shù)字信號的電子元件。通常是將信號采樣并保持以�,再進行量化和編碼,這兩個過程是在轉(zhuǎn)化的同時實現(xiàn)��

�(zhuǎn)換步�

  模數(shù)�(zhuǎn)換一般要�(jīng)過采�、保持和量化、編碼這幾個步�。在實際電路�,有些過程是合并進行�,如采樣和保�,量化和編碼在轉(zhuǎn)換過程中是同時實�(xiàn)��

  采樣定理:當采樣頻率大于模擬信號中頻率成分的兩倍時,采樣值才能不失真的反映原來模擬信��

主要參數(shù)

  1. �(zhuǎn)換精�

  集成ADC用分辨率和轉(zhuǎn)換誤差來描述�(zhuǎn)換精度�

  2. 分辨�

  通常以輸出二進制或十進制�(shù)字的位數(shù)表示分辨率的高低,因為位�(shù)越多,量化單位越�,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�0�5 V,輸�8位二進制�(shù)可以分辨的最小模擬電壓為5 V×2�8�20 mV;而輸�12位二進制�(shù)可以分辨的最小模擬電壓為5 V×2�12�1.22 mV�

  3. �(zhuǎn)換誤�

  它是指在零點和滿度都校準以后,在整個轉(zhuǎn)換范圍內(nèi),分別測量各個數(shù)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�,取其中的偏差作為轉(zhuǎn)換誤差的指標。通常以相對誤差的形式出現(xiàn),并以LSB為單位表�。例如ADC0801的相對誤差為±? LSB�

  4. �(zhuǎn)換速度

  完成一次模�(shù)�(zhuǎn)換所需要的時間稱為�(zhuǎn)換時�。大多數(shù)情況�,轉(zhuǎn)換速度是轉(zhuǎn)換時間的倒數(shù)�

  ADC的轉(zhuǎn)換速度主要取決于轉(zhuǎn)換電路的類型,并�(lián)比較型ADC的轉(zhuǎn)換速度(轉(zhuǎn)換時間可小于50 ns),逐次逼近型ADC 次之(轉(zhuǎn)換時間在10�100μs 之間�,雙積分型ADC �(zhuǎn)換速度(轉(zhuǎn)換時間在幾十毫秒至數(shù)百毫秒之間)�

�(zhuǎn)換方�

  ADC的量化是將模擬信號量程分成許多離散量�,并確定輸入信號所屬的量級。編碼是對每一量級分配的數(shù)字碼,并確定與輸入信號相對應的代�。最普通的碼制是二進制,它�2n個量級(n為位�(shù)�,可依次逐個編號。模�(shù)�(zhuǎn)換的方法很多,從�(zhuǎn)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(zhuǎn)換成�(shù)字量。它用數(shù)模網(wǎng)絡輸出的一套基準電�,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(xiàn)對分搜索的控�,其比較方法如同天平稱重。先使二進位制數(shù)的位Dn-1�1,經(jīng)�(shù)模轉(zhuǎn)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�,若Vin>VS,則保留這一位;若Vin<Vin,則Dn-1�0。然后使下一位Dn-2�1,與上一次的�(jié)果一起經(jīng)�(shù)模轉(zhuǎn)換后與Vin相比�,重復這一過程,直到使D0�1,再與Vin相比�,由Vin>VS還是Vin<V 來決定是否保留這一�。經(jīng)過n次比較后,n位寄存器的狀�(tài)即為�(zhuǎn)換后的數(shù)�(jù)。這種直接逐位比較型(又稱反饋比較型)�(zhuǎn)換器是一種高速的�(shù)模轉(zhuǎn)換電路,�(zhuǎn)換精度很�,但對干擾的抑制能力較差,常用提高數(shù)�(jù)放大器性能的方法來彌補。它在計算機接口電路中用得最普遍�

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

原理

  先設(shè)定一個數(shù)字量DA,并將DA�(jīng)DAC�(zhuǎn)換成模擬量UA后,與待�(zhuǎn)換的模擬量UX比較,如果比較結(jié)果UA=UX,則可確定所�(zhuǎn)換成的數(shù)字量為DA。順序脈沖發(fā)生器�5位環(huán)形計�(shù)器構(gòu)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��

  逐次逼近寄存器由4個D觸發(fā)器構(gòu)�,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�(jié)�,并進行修改�(shè)定向DAC提供新的二進制輸入�(shù)碼。待�(zhuǎn)換的模擬電壓UX送到電壓比較器的同相輸入�,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(jié)果經(jīng)4個D觸發(fā)器以�(shù)字量的形式輸�,比而完成AD�(zhuǎn)換�

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