ADC的功能

1万 · 2012-11-7 17:40

ADC主要用于将随时间变化的模拟电压量化成这些信号的一系列数字编码(图1)。需要使用脉冲串(时钟信号)控制这个过程。

图1：ADC将受时钟驱动的一系列输入样值量化为一串数字编码。每次量化产生(2N)比特的输出字，其中N代表分辨率(a)。量化会使输入电压的实际值产生不确定性。这种不确定性被称为量化误差。量化误差将限制ADC的动态范围(b)。量化过程通常是将输入电压除以基准电压，然后再乘以ADC的分辨率，最后对运算结果进行编码(c)。

为了实现量化，ADC需要一个基准电压，这个基准电压可以由另外的IC提供，也可以嵌入在ADC里面。当ADC采样某个模拟波形时，它先将输入电压除以基准电压，然后再乘上分辨率，最后对结果进行编码。采样得到的一组输入值代表着输入信号，它的精度与N值有关。采样与量化确定了一个理想ADC的性能极限。在理想的ADC中，编码转换的分辨率是真正的1个最低有效位(LSB)。对于N位ADC，共有2N个编码，1 LSB = FS/2N，其中FS是满刻度的模拟输入电压。但要注意，采样率将限制ADC可以正确转换的信号频率。理论上，采样率(采样时钟频率)必须至少是输入波形中最高傅里叶分量频率的两倍。这就是奈奎斯特准则。

只看该作者 · 2012-11-7 18:11

非常不错

1万 · 2012-11-7 19:19

讲述了ADC转换的工作流程呵呵讲的不错呵呵

1万 · 2012-11-7 19:21

ADC，Analog-to-Digital Converter的缩写，指模/数转换器或者模拟/数字转换器。英文缩写: ADC (Analog to Digital Converter) 　　中文译名: 模数变换器　　分类: IP与多媒体　　解释: 将连续变量的模拟信号转换为离散的数字信号的器件。真实世界的模拟信号，例如温度、压力、声音或者图像等，需要转换成更容易储存、处理和发射的数字形式。模/数转换器可以实现这个功能，在各种不同的产品中都可以找到它的身影。　　典型的模拟数字转换器将模拟信号转换为表示一定比例电压值的数字信号。然而，有一些模拟数字转换器并非纯的电子设备，例如旋转编码器，也可以被视为模拟数字转换器。　　数字信号输出可能会使用不同的编码结构。通常会使用二进制二补数（也称作“补码”）进行表示，但也有其他情况，例如有的设备使用格雷码（一种循环码）。

1万 · 2012-11-7 19:21

采样率
　　模拟信号在时域上是连续的，因此可以将它转换为时间上连续的一系列数字信号。这样就要求定义一个参数来表示新的数字信号采样自模拟信号速率。这个速率称为转换器的采样率（sampling rate）或采样频率（sampling frequency）。　　可以采集连续变化、带宽受限的信号（即每隔一时间测量并存储一个信号值），然后可以通过插值将转换后的离散信号还原为原始信号。这一过程的精确度受量化误差的限制。然而，仅当采样率比信号频率的两倍还高的情况下才可能达到对原始信号的忠实还原，这一规律在采样定理有所体现。　　由于实际使用的模拟数字转换器不能进行完全实时的转换，所以对输入信号进行一次转换的过程中必须通过一些外加方法使之保持恒定。常用的有采样-保持电路，在大多数的情况里，通过使用一个电容器可以存储输入的模拟电压，并通过开关或门电路来闭合、断开这个电容和输入信号的连接。许多模拟数字转换集成电路在内部就已经包含了这样的采样-保持子系统。

1万 · 2012-11-7 19:21

混叠
　　所有的模拟数字转换器以每隔一定时间进行采样的形式进行工作。因此，它们的输出信号只是对输入信号行为的不完全描述。在某一次采样和下一次采样之间的时间段，仅仅根据输出信号，是无法得知输入信号的形式的。如果输入信号以比采样率低的速率变化，那么可以假定这两次采样之间的信号介于这两次采样得到的信号值。然而，如果输入信号改变过快，则这样的假设是错误的。　　如果模拟数字转换器产生的信号在系统的后期，通过数字模拟转换器（digital to analog converter, DAC），则输出信号可以忠实地反映原始信号。如经过输入信号的变化率比采样率大得多，则是另一种情况，模拟数字转换器输出的这种“假”信号被称作“混叠”。混叠信号的频率为信号频率和采样率的差。例如，一个2千赫兹的正弦曲线信号在采样率在1.5千赫兹采样率的转换后，会被重建为500赫兹的正弦曲线信号。这样的问题被称作“混叠”。　　为了避免混叠现象，模拟数字转换器的输入信号必须通过低通滤波器进行滤波处理，过滤掉频率高于采样率一半的信号。这样的滤波器也被称作反锯齿滤波器。它在实用的模拟数字转换系统中十分重要，常在混有高频信号的模拟信号的转换过程中应用。　　尽管在大多数系统里，混叠是不希望看到的现象，值得注意的是，它可以提供限制带宽高频信号的同步向下混合（simultaneous down-mixing ，请参见采样过疏和混频器）。

1万 · 2012-11-7 19:22

相对速度和精确度
　　模拟数字转换器的速度根据其种类有较大的差异。威尔金森模拟数字转换器受到其时钟率的限制。目前，频率超过300兆赫兹已经成为可能。转换所需的时间这届与通道的数量成比例。对于一个逐次逼近（successive-approximation）模拟数字转换器，其转换时间与通道数量的对数成比例。这样，大量通道可以使逐次逼近转换器比威尔金森转换器快。然而，威尔金斯转换器小号的时间是数字的，而逐次逼近转换器是模拟的。由于模拟的自身就比数字的更慢，当通道数量增加，所需的时间也增加。这样，其在工作时具有相互竞争的过程。Flash模拟数字转换器是这三种里面最快的一种，转换基本是以一个单独平行的过程。对于一个8位单元，转换可以在十几个纳秒的时间内完成。　　人们期望在速度和精确度之间达到一个最佳平衡。Flash模拟数字转换器具有与比较器水平的漂移和不确定性，这将导致通道宽度的不均一性。结果是Flash模拟数字转换器的线性不佳。对于逐次逼近模拟数字转换器，糟糕的线性也很明显，不过这还是比Flash模拟数字转换器好一点。这里，非线性是源于减法过程的误差积累。在这一点上，威尔金森转换器是表现最好的。它们拥有最好的微分非线性。其他种类的转换器则要求通道平滑，以达到像威尔金森转换器的水平。

1万 · 2012-11-7 19:24

adc主要用于模数转换这一块用途还是很广的希望对大家有帮助这一块本身涉及到的知识点包括基准频率采样率信号混叠还涉及到采集精度和采集速率呵呵不过现在很多mcu都集成有ad转换功能

只看该作者 · 2012-11-7 20:05

:)hawksabe 真的很热心!!!!

ADC的功能

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