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　　【中國安防展覽網(wǎng) 企業(yè)關(guān)注】 模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器，或簡稱ADC，通常是指一個(gè)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的電子元件。通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個(gè)輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出的數(shù)字信號(hào)。由于數(shù)字信號(hào)本身不具有實(shí)際意義，僅僅表示一個(gè)相對(duì)大小。故任何一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個(gè)參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)，比較常見的參考標(biāo)準(zhǔn)為大的可轉(zhuǎn)換信號(hào)大小。而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號(hào)相對(duì)于參考信號(hào)的大小。

　　
　　模數(shù)轉(zhuǎn)換器通常將一個(gè)輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出的數(shù)字信號(hào)，ADC作為電路中重要的元器件，本文將介紹模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本原理、轉(zhuǎn)換步驟、主要技術(shù)指標(biāo)以及不同類型ADC的特點(diǎn)。
　　
　　模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本原理
　　
　　將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的過程稱為“模數(shù)轉(zhuǎn)換”。完成模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱ADC（Analog to Digital Converter）。
　　
　　實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的步驟
　　
　　模數(shù)轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過采樣、保持和量化、編碼這幾個(gè)步驟。采樣定理：當(dāng)采樣頻率大于模擬信號(hào)中高頻率成分的兩倍時(shí)，采樣值才能不失真的反映原來模擬信號(hào)。模數(shù)轉(zhuǎn)換器的基本原理及不同類型ADC特點(diǎn)
　　
　　模數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)
　　
　　轉(zhuǎn)換精度集成ADC用分辨率和轉(zhuǎn)換誤差來描述轉(zhuǎn)換精度。
　　
　?。?）分辨率
　　
　　通常以輸出二進(jìn)制或十進(jìn)制數(shù)字的位數(shù)表示分辨率的高低，因?yàn)槲粩?shù)越多，量化單位越小，對(duì)輸入信號(hào)的分辨能力就越高。
　　
　　例如：輸入模擬電壓的變化范圍為0～5V，輸出8位二進(jìn)制數(shù)可以
　　分辨的小模擬電壓為5V×2－8＝20mV；而輸出12位二進(jìn)制數(shù)可以
　　分辨的小模擬電壓為5V×2－12≈1.22mV。
　　
　　（2）轉(zhuǎn)換誤差：它是指在零點(diǎn)和滿度都校準(zhǔn)以后，在整個(gè)轉(zhuǎn)換范圍內(nèi)，分別測量各個(gè)數(shù)字量所對(duì)應(yīng)的模擬輸入電壓實(shí)測范圍與理論范圍之間的偏差，取其中的大偏差作為轉(zhuǎn)換誤差的指標(biāo)。通常以相對(duì)誤差的形式出現(xiàn)，并以LSB為單位表示。例如ADC0801的相對(duì)誤差為±?LSB。
　　
　　轉(zhuǎn)換速度：完成一次模數(shù)轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間稱為轉(zhuǎn)換時(shí)間。大多數(shù)情況下，轉(zhuǎn)換速度是轉(zhuǎn)換時(shí)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，并聯(lián)比較型ADC的轉(zhuǎn)換速度高（轉(zhuǎn)換時(shí)間可小于50ns），逐次逼近型ADC次之（轉(zhuǎn)換時(shí)間在10～100μs之間），雙積分型ADC轉(zhuǎn)換速度低（轉(zhuǎn)換時(shí)間在幾十毫秒至數(shù)百毫秒之間）。
　　
　　模數(shù)轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成及不同類型模數(shù)轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)
　　
　　模數(shù)轉(zhuǎn)換器的種類很多，按工作原理的不同，可分成間接ADC和直接ADC。間接ADC是先將輸入模擬電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間或頻率，然后再把這些中間量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，常用的有中間量是時(shí)間的雙積分型ADC。直接ADC則直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，常用的有并聯(lián)比較型ADC和逐次逼近型ADC。
　　
　　并聯(lián)比較型ADC：由于并聯(lián)比較型ADC采用各量級(jí)同時(shí)并行比較，各位輸出碼也是同時(shí)并行產(chǎn)生，所以轉(zhuǎn)換速度快是它的突出優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)轉(zhuǎn)換速度與輸出碼位的多少無關(guān)。并聯(lián)比較型ADC的缺點(diǎn)是成本高、功耗大。因?yàn)閚位輸出的ADC，需要2n個(gè)電阻，（2n－1）個(gè)比較器和D觸發(fā)器，以及復(fù)雜的編碼網(wǎng)絡(luò)，其元件數(shù)量隨位數(shù)的增加，以幾何級(jí)數(shù)上升。所以這種ADC適用于要求高速、低分辯率的場合。逐次逼近型ADC：逐次逼近型ADC是另一種直接ADC，它也產(chǎn)生一系列比較電壓VR，但與并聯(lián)比較型ADC不同，它是逐個(gè)產(chǎn)生比較電壓，逐次與輸入電壓分別比較，以逐漸逼近的方式進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的。逐次逼近型ADC每次轉(zhuǎn)換都要逐位比較，需要（n 1）個(gè)節(jié)拍脈沖才能完成，所以它比并聯(lián)比較型ADC的轉(zhuǎn)換速度慢，比雙分積型ADC要快得多，屬于中速ADC器件。另外位數(shù)多時(shí)，它需用的元器件比并聯(lián)比較型少得多，所以它是集成ADC中，應(yīng)用較廣的一種。
　　
　　雙積分型ADC：屬于間接型ADC，它先對(duì)輸入采樣電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行兩次積分，以獲得與采樣電壓平均值成正比的時(shí)間間隔，同時(shí)在這個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)，用計(jì)數(shù)器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖（CP）計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)結(jié)果就是對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。雙積分型ADC優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)；穩(wěn)定性好；可實(shí)現(xiàn)高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換。主要缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度低，因此這種轉(zhuǎn)換器大多應(yīng)用于要求精度較高而轉(zhuǎn)換速度要求不高的儀器儀表中，例如用于多位高精度數(shù)字直流電壓表中。