基本模数转换器(ADC)的设计
adc采样电路设计
adc采样电路设计
ADC(模数转换器)采样电路是数字电路中常用的一种电路,用于
将模拟信号转换为数字信号并存储到计算机内存或数字信号处理器中。
以下是一些ADC采样电路设计的基本步骤:
1. 确定ADC的输入范围和分辨率:在设计采样电路之前,需要明
确ADC的输入范围和分辨率,这有助于确定需要的采样率和采样位数。
2. 选择合适的采样定理:采样定理指出,在一个采样频率下,采
样点的电压应该比上一个采样点的电压高一定倍数,以保证采样精度。
常用的采样定理有正采样定理和负采样定理。
3. 设计数据采集电路:根据采样定理,需要设计一个数据采集电
路来将模拟信号转换为数字信号。
数据采集电路通常包括数据采集放大器、滤波器、采样定理调整电路等部分。
4. 确定采样率:采样率是指每秒可以采集到的采样点数。
常用的采样率有8位、16位、32位等。
采样率越高,采集到的样本点数越多,但需要更多的电路来支持。
5. 设计ADC内部电路:在数据采集电路设计完成后,需要根据ADC内部电路的设计要求来设计相应的电路,比如采样电阻、计数器等。
6. 验证电路:在设计完成后,需要对采样电路进行验证,以确保
其可以正确地采样和放大模拟信号,并且具有足够的精度和稳定性。
需要注意的是,ADC采样电路的设计是一个复杂的工程,需要充分考虑模拟信号的特性、电路的可靠性和稳定性等因素。
一种12位1M S-s含冗余位SAR ADC的设计
一种12位1M S-s含冗余位SAR ADC的设计一种12位1M S/s含冗余位SAR ADC的设计摘要：模数转换器（ADC）在现代电子系统中起着至关重要的作用，其中逐次逼近型（SAR）ADC是一种常见的架构。
本文介绍了一种新颖的12位1M采样率的SAR ADC设计，该设计采用了冗余位和多级比较器的结构，以提高转换精度和速度。
通过对ADC电路及其工作原理的详细说明，充分展现了该设计的优势和性能。
1. 引言模数转换器（ADC）是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的关键部件。
SAR ADC是目前最常用的ADC架构之一，其原理是通过比较参考电压与待测信号，逐位逼近地确定数字代码。
2. SAR ADC的工作原理SAR ADC的主要组成部分包括采样保持电路（S/H）和逼近逻辑电路。
S/H电路用于将连续的模拟信号抽样成离散的采样值，并在每个时钟周期前锁存。
逼近逻辑电路根据每一位的比较结果，逐步逼近待测信号的数字表示。
3. 冗余位和多级比较器的设计为了提高转换精度和速度，本设计使用了冗余位和多级比较器结构。
冗余位用于在每一位上进行额外的比较，以消除由于比较误差引入的非线性失真。
多级比较器结构则可以减小每个比较器的比较范围，提高转换速度。
4. ADC电路细节该SAR ADC的电路采用了12位的并行比较器结构，其中每一位采用了4级比较器。
并行比较器的输出通过加权网络反馈给参考电压发生器和逼近逻辑电路，以实现逐位逼近。
5. 性能评估通过电路仿真和性能评估，我们对这种SAR ADC的性能进行了全面的分析。
结果表明，该ADC设计能够实现12位精度的转换，采样率为1M S/s，同时具有较低的功耗和较高的转换速度。
6. 结论本文介绍了一种12位1M S/s含冗余位SAR ADC的设计。
通过采用冗余位和多级比较器的结构，提高了ADC的转换精度和速度。
通过电路仿真和性能评估，验证了该设计的优势和性能。
这种设计在数字信号处理、通信系统和传感器等领域有着广泛的应用前景综上所述，本文介绍了一种基于冗余位和多级比较器结构的12位1M S/s SAR ADC的设计。
adc采样控制电路设计实验总结 -回复
adc采样控制电路设计实验总结-回复ADC采样控制电路设计实验总结一. 引言ADC（模数转换器）是将模拟信号转换为数字信号的重要设备，广泛应用于各种电子系统中。
在设计ADC采样控制电路时，需要考虑信号处理的精度、速度和稳定性等因素。
本文将从设计的角度，介绍adc采样控制电路的设计过程及实验结果。
二. 设计思路1. 了解ADC的工作原理和要求ADC的工作原理是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，需要根据采样频率、分辨率和工作电压等要求选取合适的ADC芯片。
同时，还需要考虑参考电压、输入电阻和输入电容等因素。
2. 选择适当的电路拓扑和器件在adc采样控制电路设计中，常用的电路拓扑有运放反馈采样电路、电桥式采样电路和电流开关式采样电路等。
根据系统的要求，选择合适的拓扑，并选取合适的运放、电桥或电流开关等器件。
3. 进行电路仿真和优化在进行实际设计之前，通过电路仿真软件（如SPICE）对设计的电路进行仿真分析，评估其工作性能。
根据仿真结果进行电路参数的优化，以达到设计要求。
4. 绘制电路板图和制作原型根据优化后的电路参数，绘制电路板图，选取合适的电路板材料，进行电路板的制作。
制作好的电路板通过焊接电子器件，组装成原型电路。
5. 进行实验测试和性能评估将设计好的adc采样控制电路与相应的ADC芯片连接，并进行实验测试。
通过对采样率、信号精度、噪声等性能的评估，判断实验结果是否满足设计要求。
三. 实验过程及结果1. 设计电路拓扑和选择器件根据实际需求，选择了运放反馈采样电路作为ADC采样控制电路的拓扑。
选取了OPA4134运放作为输出放大器，以及AD7574 ADC芯片作为模数转换器。
2. 电路仿真和优化使用SPICE软件对设计的电路进行仿真分析，通过调整运放的偏置电流和增益等参数，优化了电路的工作性能。
仿真结果表明，电路在设计要求的范围内工作正常。
3. 绘制电路板图和制作原型根据仿真结果，绘制了电路板图，并选择了FR-4 材料制作了电路板。
模数转换器(ADC)设计及工作原理原理、分类解析
模数转换器（ADC）设计及工作原理、分类解析在仪器仪表系统中，常常需要将检测到的连续变化的模拟量如：温度、压力、流量、速度、光强等转变成离散的数字量，才能输入到计算机中进行处理。
这些模拟量经过传感器转变成电信号（一般为电压信号），经过放大器放大后，就需要经过一定的处理变成数字量。
实现模拟量到数字量转变的设备通常称为模数转换器（ADC），简称A/D。
通常情况下，A/D转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。
取样是将随时间连续变化的模拟量转换为时间离散的模拟量。
取样过程示意图如图1所示。
图（a）为取样电路结构，其中，传输门受取样信号S(t)控制，在S(t)的脉宽τ期间，传输门导通，输出信号vO(t)为输入信号v1,而在（Ts-τ）期间，传输门关闭，输出信号vO(t)=0。
电路中各信号波形如图（b）所示。
图1 取样电路结构(a)图1 取样电路中的信号波形(b)通过分析可以看到，取样信号S(t)的频率愈高，所取得信号经低通滤波器后愈能真实地复现输入信号。
但带来的问题是数据量增大，为保证有合适的取样频率，它必须满足取样定理。
取样定理：设取样信号S(t)的频率为fs，输入模拟信号v1(t)的最高频率分量的频率为fimax，则fs与fimax必须满足下面的关系fs ≥2fimax，工程上一般取fs>(3～5)fimax。
将取样电路每次取得的模拟信号转换为数字信号都需要一定时间，为了给后续的量化编码过程提供一个稳定值，每次取得的模拟信号必须通过保持电路保持一段时间。
取样与保持过程往往是通过取样-保持电路同时完成的。
取样-保持电路的原理图及输出波形如图2所示。
图2 取样-保持电路原理图图2 取样-保持电路波形图电路由输入放大器A1、输出放大器A2、保持电容CH和开关驱动电路组成。
电路中要求A1具有很高的输入阻抗，以减少对输入信号源的影响。
为使保持阶段CH上所存电荷不易泄放，A2也应具有较高输入阻抗，A2还应具有低的输出阻抗，这样可以提高电路的带负载能力。
单片机课程设计---AD转换系统设计
目录A/D转换系统设计.................................................................................................................... - 1 -摘要和关键词.......................................................................................................................................... - 1 - 第一章设计任务与要求.......................................................................................................... - 2 -1.1、设计题目......................................................................................................................................... - 2 -1.2、设计目的......................................................................................................................................... - 2 -1.3、设计要求......................................................................................................................................... - 2 -1.4、完成的任务..................................................................................................................................... - 2 - 第二章方案比较与论证.......................................................................................................... - 2 -2.1、方案设想......................................................................................................................................... - 2 -2.2器件选择............................................................................................................................................ - 2 - 第三章芯片简介...................................................................................................................... - 3 -3.1 ADC0808简介................................................................................................................................... - 3 -3.1.1ADC0808的内部逻辑结构..................................................................................................... - 3 -3.1.2ADC0808引脚结构................................................................................................................. - 3 -3.2、8051单片机引脚图与引脚功能简介 ............................................................................................ - 5 -3.2.1、电源: ................................................................................................................................... - 5 -3.2.2 时钟: ....................................................................................................................................... - 5 -3.2.3控制线: .................................................................................................................................... - 5 -3.2.4、I/O线.................................................................................................................................. - 6 -3.3、8255A .............................................................................................................................................. - 6 - 第四章设计方案及程序流程图.............................................................................................. - 7 -4．1、设计方案...................................................................................................................................... - 7 -4.2、系统框图......................................................................................................................................... - 7 -4.3、程序流程图..................................................................................................................................... - 7 - 第五章PROTEUS仿真电路................................................................................................... - 8 -5.1、复位电路......................................................................................................................................... - 8 -5.2、振荡源............................................................................................................................................. - 9 -5.3、二分频电路................................................................................................................................... - 10 -5.4、AD转换电路 ................................................................................................................................ - 10 -5.5、显示电路....................................................................................................................................... - 11 -5.6 8255A电路...................................................................................................................................... - 11 -5.7总电路仿真...................................................................................................................................... - 12 - 第六章程序............................................................................................................................ - 12 -第七章感想体会.................................................................................................................... - 14 -第八章参考文献.................................................................................................................... - 15 -A/D转换系统设计摘要和关键词A/D转换是指将模拟信号转换为数字信号，这在信号处理、信号传输等领域具有重要的意义。
adc设计相关的书
adc设计相关的书ADC设计是指模数转换器（Analog-to-Digital Converter）的设计，它是现代电子系统中非常重要的一个部分。
ADC的设计涉及到电路设计、信号处理和数字系统等多个领域，因此有很多相关的书籍可以供学习参考。
本文将介绍几本经典的ADC设计相关的书籍，帮助读者了解ADC设计的基本原理和方法。
第一本推荐的书是《CMOS Analog Circuit Design》。
这本书由Phillip E. Allen和Douglas R. Holberg合著，介绍了CMOS模拟电路设计的基本概念和技术。
在ADC设计中，CMOS电路是常用的实现方式，因此了解CMOS电路设计原理对于ADC设计非常重要。
该书内容详尽，适合初学者入门。
第二本推荐的书是《Understanding Delta-Sigma Data Converters》。
这本书由Richard Schreier和Gabor C. Temes合著，介绍了Delta-Sigma数据转换器的原理和设计方法。
Delta-Sigma调制是一种常用于高精度ADC设计的技术，该书详细介绍了Delta-Sigma调制的基本原理和实现方式，对于深入理解ADC 设计非常有帮助。
第三本推荐的书是《Design of Analog CMOS Integrated Circuits》。
这本书由Behzad Razavi编写，是一本经典的模拟集成电路设计教材。
除了介绍CMOS电路设计的基本原理外，该书还涵盖了模拟电路中常用的建模技术和设计方法。
在ADC设计中，模拟电路的设计是关键步骤，该书对于提高ADC设计的质量和性能非常有帮助。
第四本推荐的书是《High-Speed ADCs》。
这本书由Martin P. Marshell和Jonathan D. McNeill合著，介绍了高速ADC设计的原理和技术。
随着通信和数据采集技术的发展，高速ADC在许多领域中得到广泛应用。
adc模数转换器原理
adc模数转换器原理模数转换器（ADC）是一种电子设备，它可以将模拟信号转换成数字信号。
它是一种把模拟信号转换成数字系数的技术，它主要应用在测量、仪器仪表和计算机等领域。
ADC可以将模拟信号（电压或电流）转换成数字信号。
ADC由一组电路组成，它可以将一个模拟量转换成一组数字。
ADC的研究历史可以追溯到机器数字技术的早期，直到有可能的研究者开始提出不同的模拟/数字转换器（ADC）设计概念。
现代ADC 可以追溯到1907年，当时广为人知的英国物理学家Sir Oliver Lodge 提出了一种模拟/数字转换器，它可以将模拟信号转换成数字信号。
常见的ADC通常包括模拟前端、采样持续系统和数字控制环节。
模拟前端过滤有效信号，以帮助维持模拟输入的频率，而采样持续系统使用所谓的“咆哮器”（Ramp Generator）来测量模拟输入的平均电平，而数字控制环节则使用电路来得出最终的数字序列。
此外，一些采用复杂技术的ADC还可能包括多种数字前端，以便在低速率下获得更高精度的测量结果。
ADC技术的发展也使ADC能够以较高的速度工作，这种技术就是多维ADC。
多维ADC的好处是：它可以在一个时钟周期内进行多路信号采样，并且在测量中可以获得更高的精度.多维ADC对应用非常有用，因为它可以提供更高的精度和更快的采样延迟。
除了多维ADC之外，还有另一种类型的ADC，即“混合信号ADC”。
该技术可以将模拟部分转换成数字信号，从而实现特定类型的信号处理，混合信号ADC通常由两个独立的子系统组成：数字信号处理子系统和ADC子系统。
数字信号处理子系统可以实现信号的初始处理，而ADC子系统则可以将模拟信号转换成数字信号，以便进行更精确的处理。
总的来说，ADC模数转换器可以满足各种应用场合的需求，它在测量、仪器仪表和计算机等领域均有广泛的应用。
此外，ADC技术的不断进步也使得它具有更高的精度和速度，能够满足多种不同的应用需求。
开关电容式模数转换器(ADC)的框图介绍
开关电容式模数转换器（ADC）的框图介绍随着消费电子设备尺寸的不断减小和复杂性的增加，强烈要求将越来越多的功能集成到单个芯片上。
进行这种集成的原因很多。
电路板设计变得更简单，需要放置的设备更少，布线的互连更少。
在纯数字环境中，集成以惊人的速度发展。
在过去的十年中，数字集成已从根本上改变了DVD播放器，AVR 和MP3播放器等消费类电子产品的系统设计。
消费者已经重复了更快，更便宜和更小的消费电子设备的好处。
当人们试图合并信号路径的模拟和数字部分时，这种集成路径变得更加困难。
在许多消费电子应用中，大型数字片上系统（SoC）IC已开始包含此模拟功能。
这里的挑战是极端的。
尽管进行了许多工艺改进，例如深n阱技术，该技术将模拟电路与数字核隔离开来，设计人员终试图将高性能模拟转换器与快速且嘈杂的数字信号处理器（DSP）放置在同一基板上。
迄今为止，很少有设备能够将其真正的高性能转换器和高速DSP推向市场。
为了解决这一挑战，有必要研究对芯片上数字电路的干扰较不敏感的新型转换器架构。
传统的开关电容架构大多数现代音频转换器都采用开关电容架构。
图1给出了简化的开关电容式模数转换器（ADC）的框图。
开关电容器DAC的架构相似，尽管随后的讨论将重点放在ADC上，但分析也适用于DAC。
在ADC中，将输入音频信号采样到采样电容器tex_C_ {s} [/ tex]，然后传输到积分电容器tex（C_ {i}）[/ tex]。
使用两相时钟，其中输入在phi1上采样，并与phi2上的反馈信号±Vref一起传输到积分电容器。
该架构的关键时间是phi1开关断开，而phi2开关闭合。
这是采样输入信号并将其提供给积分器的时间点。
输入或地面上的任何噪声都将被采样并出现在ADC输出中。
转换器设计中的一种常用技术是对数字时钟计时，以使其在采样事件之后发生。
数字时钟的边缘将始终将与信号相关的噪声注入到基板中，该基板将找到通往参考节点或采样电容器接地节点的路径。
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《数字逻辑电路分析与设计》课程
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实施报告
题目(A)：基本模数转换器（ADC）的设计
组号： 8 任课教师：。
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二零一四年十月二十五日
基本模数转换器（ADC ）的设计
一．设计要求
（1） 设计一个每单次按下按钮，就能够实现数模转换的电路，并用LED 显示对应输入模拟电压（0—3V ）的等级，当输入电压>3V 后，有“溢出”显示。
（2） 功能模块如图：
（3） 图中的“模数转换”为本教材第六章的并行ADC 转换电路。
在此基础上自行设计按键、LED 显示、模拟电压调节等模块，实现单次模数转换的功能。
模拟电压
调节模数转换LED 显示
按键
5V 电源
自行设计溢出标记的显示。
（4） 本电路的测试方法是，通过一个电位器对电源电压连续分压，作为ADC
的输入电压，每按下一次按键时，ADC 电路进行一次ADC 转换，并将转换的结果用数码管显示出来。
注意不要求显示实际的电压值，仅显示模拟电压的量化等级。
二．电路原理图
LED
显示
三．设计思路
根据题目要求，我们的电路本应分五个个模块，但实验室缺少8-3编码器不能实现转化，所以只能有四个一下模块：模拟电压调节；比较电路；记忆模块；LED显示。
模拟电压的调节可以用划变电阻来调节电压，理想中数模转化模块应由比较器，D触发器和编码器来实现，在我们的实际电路中我们只用了前两者。
最终我们用LED的亮灭来显示结果。
具体原理叙述如下：
在比较电压时，将参考电压V ref经电阻分压器产生一组不同的量化电平V i：v1=1/16V ref，v2=3/16V ref，v3=5/16V ref ，v4=7/16V ref ，v5=9/16V ref ，v6=11/16V ref ，v7=13/16V ref ，v8=15/16V ref ，这些量化电平分别送到相应lm339比较器的反相输入端，而输入电压V同时作用于lm339比较器的同相输入端。
当V大于V i时，第i个比较器输出状态1，即高电平；反之，比较器输出状态0，即低电平。
比较器的输出加到D触发器的输入端，在时钟脉冲CP的作用下，把比较器的输出存入触发器，得到稳定的状态输出Q，再由LED的亮暗状态显示，高电平则亮，低电平就暗。
当V≥15/16 V ref的时候，即Ｖ超过该转换器的最大允许的输入电压的时候产生“溢出”，我们使用了一个红色的报警LED亮作为显示。
此外，鉴于会因为按键时间的长短不一而造成的脉冲不整齐的问题，需要
加入一个消抖动的电路模块，即在电路的按键产生CP脉冲的部分加一个“阻容电路”，具体电路图如下（绿线为CP脉冲信号的输出）：
然后电路还需要清零作用，因为清零端是低电平有效，所以直接将74LS175通过开关接地（没有用消抖动），使得没按一次开关便可实现一次清零。
四．制作过程
1.分析电路，并用multisim12来实现其模拟并检验我们所设计的电路是否正确。
2.照着自己所涉及的电路在洞洞板上进行焊接。
3.对电路进行调试查看哪里出错并解决错误。
五．具体实施过程及调试过程
问题一：比较器输不出电压
按电路图连接好电路并焊好后，上电后按下CP脉冲开关，发现所有灯都不亮。
用万用表检测，发现LM339（其实是4个比较器的集成芯片）的正负输入端均有电压输入，但是没有输出电压（或者输出为毫伏级别电压，可忽略不计）就不知道怎么回事。
经过查阅资料及与老师同学的讨论，我们了解到原来单单一个比较器是输不出电压的，其只能输出一个“ON”或“OFF”的状态。
要使得比较器可以输出电压就必须接一个上拉电阻。
具体的电路图如下：
问题二：最后的溢出灯和倒数第二个灯一起亮
我们比较器开始检查，查看对应的接口是否有虚焊短路等错误，最后我们在175的输出接口发现自己这两个灯接在了同一个电上。
六．实际芯片引脚图及功能
74hc175:
Lm339
七．总结
做完这次项目之后，我们对模数转换的内容有了进一步的了解。
在进行焊接
的过程中接线有些多但并不难。
真正难得还是在于调试上，有些问题有时候并没有理论上那么简单即使我们用模拟软件模拟过。
比如说在339的输出端接一个上拉电阻才能有电压的输出还有后面的一些马虎问题比如说LED灯同时接一个输出等。
小组也经常开会一起检测所以也使这些问题变得更加容易解决。
我们最终做出了我们的成果，虽然有些不满意的地方但我们还是收获很多，这次经验会在下一次项目中帮助我们。
八．分工与合作
侯景业电路的调试与前期的电路制作
白波项目报告和前期查找资料
张缘电路的调试和总结
沈璘熙焊接电路和调试
汤志伟焊接电路和前期电路的制作。