模数转换器原理(共5页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上模数(A/D)转换器工作原理A/D转换器(Analog-to-Digital Converter)又叫模/数转换器,即是将模拟信号(电压或是电流的形式)转换成数字信号。这种数字信号可让仪表,计算机外设接口或是微处理机来加以操作或胜作使用。A/D 转换器 (ADC)的型式有很多种,方式的不同会影响测量后的精准度。A/D 转换器的功能是把模拟量变换成数字量。由于实现这种转换的工作原理和采用工艺技术不同,因此生产出种类繁多的A/D 转换芯片。A/D 转换器按分辨率分为4 位、6 位、8 位、10 位、14 位、16 位和BCD码的31/2 位、51/2 位等。按照转换速度可
2、分为超高速(转换时间=330ns),次超高速(3303.3S),高速(转换时间3.3333S),低速(转换时间330S)等。A/D 转换器按照转换原理可分为直接A/D 转换器和间接A/D 转换器。所谓直接A/D 转换器,是把直接转换成数字信号,如逐次逼近型,并联比较型等。其中逐次逼近型A/D 转换器,易于用集成工艺实现,且能达到较高的分辨率和速度,故目前集成化A/D 芯片采用逐次逼近型者多;间接A/D 转换器是先把模拟量转换成中间量,然后再转换成数字量,如电压/时间转换型(积分型),电压/频率转换型,电压/脉宽转换型等。 其中积分型A/D 转换器电路简单,抗干扰能力强,切能作到高分辨率,但转换
3、速度较慢。 有些转换器还将多路开关、基准电压源、时钟电路、译码器和转换电路集成在一个芯片内,已超出了单纯A/D 转换功能,使用十分方便。ADC 经常用于通讯、数字相机、仪器和测量以及计算机系统中,可方便数字讯号处理和信息的储存。大多数情况下,ADC 的功能会与数字电路整合在同一芯片上,但部份设备仍需使用独立的ADC。行动电话是数字芯片中整合ADC 功能的例子,而具有更高要求的蜂巢式基地台则需依赖独立的ADC 以提供最佳性能。ADC 具备一些特性,包括:1. 模拟输入,可以是单信道或多信道模拟输入;2. 参考输入电压,该电压可由外部提供,也可以在ADC 内部产生;3. 频率输入,通常由外部提供,
4、用于确定ADC 的转换速率;4. 电源输入,通常有模拟和数字电源接脚;5. 数字输出,ADC 可以提供平行或串行的数字输出。在输出位数越多(分辨率越好)以及转换时间越快的要求下,其制造成本与单价就越贵。 一个完整的A/D转换过程中,必须包括取样、保持、量化与编码等几部分电路。AD转换器需注意的项目: 取样与保持量化与编码分辨率转换误差转换时间绝对精准度、相对精准度取样与保持由于取样时间极短,取样输出为一串断续的窄脉冲。要把每个取样的窄脉冲信号数字化,是需要一定的时间。因此在两次取样之间,应将取样的模拟信号暂时储存到下个取样脉冲到来,这个动作称之为保持。在模拟电路设计上,因此需要增加一个取样-保
5、持电路。为了保证有正确转换,模拟电路要保留着还未转换的数据。一个取样-保持电路可保证模拟电路中取样时,取样时间的稳定并储存,通常使用电容组件来储存电荷。根据数字信号处理的基本原理,Nyquist取样定理,若要能正确且忠实地呈现所撷取的模拟信号,必须取样频率至少高于最大频率的2倍。例如,若是输入一个100Hz的正弦波的话,最小的取样频率至少要2倍,即是200Hz。虽说理论值是如此,但真正在应用时,最好是接近10倍才会有不错的还原效果(因取样点越多)。若针对多信道的A/D转换器来说,就必须乘上信道数,这样平均下去,每一个通道才不会有失真的情况产生。量化与编码量化与编码 是A/D转换器的核心组成的部
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- 关 键 词:
- 转换器 原理
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