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模拟工程师必知必会:带你全方位学习模数转换器(ADC)

2016年01月07日 ?? 收藏13
混迹模拟领域,模拟工程师不懂模数转换器(ADC)那怎么行?在电子领域中模拟技术是被公认的最难的技术,众多资深的模拟工程师无一不是从百上千次的实践中不断学习,不断摸索。但是作为初级的模拟工程师呢?如何能够快速的上手并在模拟技术领域快速的成长呢?本文针对模拟工程师的必备知识-模数转换器(ADC)进行了知识整理与讲解。

什么是ADC,ADC是什么意思

  adc: Analog-to-Digital Converter的缩写,意思是模/数转换器。实现把模拟信号转变为数字量的设备称为模—数(A/D)转换器,简称ADC

  ADC(A/D转换器)

  在ADC转换器中,一般经过采样、保持、量化和编码这四个步骤来完成从模拟量到数字量的转换。

  (1)采样与保持

图1

  (2)量化与编码

图2

  数字信号最低有效位的1即1LSB所代表的数量就是这个最小数量单位,称为量化单位,用Δ表示。

  将采样输出电压用最小单位的整数倍来表示,这个过程就叫量化。

  将量化的结果用代码表示出来的过程就称为编码。编码输出的结果就是A/D转换器的输出。

A/D转换电路方式

  模—数转换器根据其工作原理大致分为并行式和并/串式A/D、逐次逼近式、双积分式和计数比较式A/D等几种形式。

  逐次逼近式A/D由电压比较器、D/A转换器、逐次逼近寄存器(SAR)和控制逻辑等组成。

图3

  ADC0808/0809

图4

  IN0~IN7:模拟量输入脚;

  ADDA、ADDB、ADDC:通道地址输入端。

  CLOCK:时钟输入端。

  ALE:地址锁存允许端。

  START:启动脉冲输入端。

  EOC:转换结束信号端。

  OE:允许输出端。

  D7~D0引脚:转换所得8位数据在这8个管脚上输出,D7是最高位,D0是最低位。

  UCC:电源正极输入端,接+5 V。

  GND:地端,电源负极接至该端。

  UREF(+)和UREF(-):分别为基准电压UREF的高电平端和低电平端。

ADC的主要技术参数

(1)分辨率

  A/D的分辨率是使A/D输出数字量最低位变化1所对应的输入模拟电压变化的大小值。分辨率也用输出二进制数的位数来表示,如8位A/D的分辨率就是8,位数越多,误差越小,转换精度也越高。

  (2)量化误差

  用数字量近似表示模拟量的过程称为量化。A/D转换一般是按四舍五入原则进行的,由此产生的误差称为量化误差,量化误差小于等于1LSB。

  (3)精度

  精度分为绝对精度和相对精度。

  在一个A/D中,任何数码所对应的实际模拟电压与其理想的电压之差并不是一个常数,把差值中的最大值定义为该A/D的绝对精度;而相对精度则定义为这个最大差值与满刻度模拟电压的百分数,或者用二进制分数来表示相对应的数字量。

  (4)转换时间

  转换时间是完成一次A/D转换所需要的时间,这是指从启动A/D转换器开始到获得相应数据所需要的总时间。

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