模数转换器(ADC)原理及分类
DeltaSigma模数转换器(ADC_DelSig)
DeltaSigma模数转换器（ADC_DelSig）简介DeltaSigma模数转换器，又称为ADC_DelSig（Analog-to-Digital Converter Delta-Sigma），是一种高精度的模数转换器。
它采用了DeltaSigma调制技术，通过高速采样和数字滤波来实现高分辨率和低噪声的模数转换。
工作原理DeltaSigma模数转换器的工作原理基于DeltaSigma调制技术。
其核心思想是将输入信号与一个高频的比较器相比较，并将比较器的输出结果经过滤波器处理后转换成数字信号。
具体来说，DeltaSigma模数转换器包括一个模数转换器和一个数字滤波器。
1.比较器：比较器将输入信号与参考电压进行比较，并输出一个高频PWM（脉宽调制）信号。
比较器的输出频率远高于所需的转换速率，通常在MHz级别。
2.数字滤波器：PWM信号经过数字滤波器，滤波器根据PWM信号的占空比来判断输入信号的大小。
滤波器输出的数字信号经过采样并进行数字编码，就得到了转换后的数字输出。
优点和应用DeltaSigma模数转换器具有很多优点，主要包括以下几个方面：1.高分辨率：DeltaSigma模数转换器具有非常高的分辨率，通常可以达到16位以上，甚至更高。
这使得它在需要高精度数据转换的应用中非常有用，如音频处理、医疗设备和测量仪器等。
2.低噪声：DeltaSigma模数转换器通过在输入端引入噪声抑制电路和高速数字滤波器，可以有效降低系统的噪声水平。
这使得它在对信号质量要求较高的应用中具有优势，如音频信号处理和高速数据采集等。
3.较低的成本：DeltaSigma模数转换器通常采用CMOS工艺制造，因此成本相对较低。
这使得它在大规模集成电路中应用广泛，并且具有较高的性价比。
DeltaSigma模数转换器广泛应用于各个领域，包括但不限于以下几个方面：•音频信号处理：DeltaSigma模数转换器在音频设备中被广泛应用，如音频采样、音频编码和数字音频处理等。
数模转换器工作原理
数模转换器工作原理数模转换器（ADC）是一种电子设备，它可以将连续的模拟信号转换成离散的数字信号。
这种转换器在现代电子设备中被广泛应用，比如数字音频设备、数字电视、数字相机等等。
在这篇文章中，我们将深入探讨数模转换器的工作原理，了解它是如何将模拟信号转换成数字信号的。
首先，让我们来了解一下模拟信号和数字信号的概念。
模拟信号是连续变化的信号，它可以取任意的数值。
比如我们平时听到的声音、看到的图像等都是模拟信号。
而数字信号是离散的信号，它只能取有限个数值。
在计算机和数字设备中，所有的信号最终都会被转换成数字信号进行处理。
数模转换器的工作原理可以分为三个主要步骤，采样、量化和编码。
首先是采样，即将连续的模拟信号在时间上进行离散化。
这个过程是通过一个时钟信号来控制的，时钟信号会以一定的频率对模拟信号进行采样，将连续的信号转换成离散的信号。
采样的频率通常以赫兹（Hz）为单位，常见的采样频率有44.1kHz、48kHz等等。
接下来是量化，即将采样得到的离散信号转换成数字信号。
量化的过程是通过一个模数转换器（ADC）来完成的。
模数转换器会将采样得到的离散信号转换成一系列的数字代码，这些代码代表了信号的幅度。
量化的精度通常以位数来表示，比如8位、16位、24位等等，位数越多，表示精度越高，能够更准确地表示原始信号的幅度。
最后是编码，即将量化得到的数字代码转换成二进制形式。
这个过程通常是通过一个编码器来完成的，编码器会将数字代码转换成二进制形式，以便于数字设备进行处理和存储。
总的来说，数模转换器的工作原理可以简单概括为将连续的模拟信号经过采样、量化和编码三个步骤转换成离散的数字信号。
这种转换过程是通过时钟信号、模数转换器和编码器来完成的。
数模转换器的性能取决于采样频率、量化精度和编码方式，不同的应用场景需要选择合适的数模转换器来满足其要求。
在实际应用中，数模转换器的性能对于信号的质量和精度有着重要的影响。
因此，在设计数字设备和电子系统时，需要根据具体的应用需求选择合适的数模转换器，以确保信号的准确性和稳定性。
第六章模数转换器
A/D转换器的比较
各种A/D转换器的性能比较
模拟/数字转换技术的发展趋势
当前，数字处理系统正在飞速发展，主要表现在以下几 个方面：
1、在视频领域，高清晰度数字电视系统(HDTV)的出现，将 广播电视推向了一个更高的台阶，HDTV的分辨率与普通电视 相比至少提高了一倍。
2、在通信领域，过去无线通信系统的设计都是静态的， 只能在规定范围内的特定频段上使用专用调制器、编码器和 信道协议。而软件无线电技术(SDR)能更加灵活、有效地利用 频谱，并能方便地升级和跟踪新技术，大大地推动了无线通 信系统的发展。
1 RC
T1V
I
VP
2n RC
TcpV
I
V I 是ui在T1内的平均值。T1 2nT cp
输入模拟电压
ui －VREF
S1
R
基准电压
S2
C
－ A
+ 积分器
uo
VP
2n RC
TcpV
I
=1(uo≤0)
uo －
CO= =0(uo>0)
C +
比较器
CO
逻辑 控制门
Qn
触发器
n 位二进制计数器
dn-1
模拟/数字转换技术的发展趋势（续）
低功耗：片上系统(SOC)已经成为集成电路发展的趋势，在 同一块芯片上既有模拟电路又有数字电路。为了完成复杂的系 统功能，大系统中每个子模块的功耗应尽可能地低，因此，低 功耗A/D转换器是必不可少的。在以往的设计中，5MSPS 8～12 位分辨率A/D转换器的典型功耗为100～150mW。这远不能满足 片上系统的发展要求，所以，低功耗将是A/D转换器一个必然 的发展趋势。
时间离散→采样定理
常用的几种类型的ADC基本原理及特点
常用的几种类型的ADC基本原理及特点ADC（Analog-to-Digital Converter）是将模拟信号转换为数字信号的电路设备。
常用的几种类型的ADC包括逐次逼近型ADC、闲置型ADC、逐次逼近逐比例型ADC和Σ-Δ ADC。
以下将对这几种ADC的基本原理及特点进行详细介绍。
1.逐次逼近型ADC：逐次逼近型ADC是一种较为常见的ADC类型，它的基本原理是通过逐步逼近的方式将输入的模拟信号转换为数字信号。
它的特点如下：-逐次逼近型ADC采用“二分法”的思路进行逼近，通过与参考电压的比较，逐渐缩小量化的范围，最终得到相应的数字编码。
-逐次逼近型ADC的精度受到量化误差的影响，即使进行足够多次的逼近，也无法完全消除量化误差。
-逐次逼近型ADC可以通过增加逼近的次数来提高精度，但这也会增加转换的时间。
-逐次逼近型ADC适用于中等精度要求的应用场景，如音频信号的采集与处理。
2.闲置型ADC：闲置型ADC是一种高效率、低功耗的ADC类型，其基本原理是通过比较参考电压和输入信号的大小来进行转换。
它的特点如下：-闲置型ADC通过比较器和逻辑电路进行信号转换，具有较快的转换速度和较低的功耗。
-闲置型ADC的精度受到比较器的精度限制，比较器的噪声和非线性等因素会对转换精度产生影响。
-闲置型ADC适用于要求高速转换和低功耗的应用场景，如无线通信系统和嵌入式系统。
3.逐次逼近逐比例型ADC：逐次逼近逐比例型ADC是一种综合了逐次逼近和闲置两种ADC的优点的混合型ADC，其基本原理是通过逼近和比例两个步骤完成信号的转换。
它的特点如下：-逐次逼近逐比例型ADC先进行逐步逼近的过程，然后在逼近的基础上通过比例运算进行转换，可以提高转换的精度。
-逐次逼近逐比例型ADC的特点与逐次逼近型ADC和闲置型ADC相结合，既具有逐次逼近型ADC的高精度，又具有闲置型ADC的高效率和低功耗。
-逐次逼近逐比例型ADC适用于对高分辨率和高速转换要求的应用，如高性能音频处理和图像采集。
单片机ADC DAC模数转换原理及应用
单片机ADC DAC模数转换原理及应用单片机是一种集成电路，拥有微处理器、内存和输入输出设备等多个功能模块。
其中，ADC（Analog-to-Digital Converter，模数转换器）和DAC（Digital-to-Analog Converter，数模转换器）模块是单片机中非常重要的功能模块。
本文将介绍单片机ADC DAC模数转换原理以及其应用。
一、ADC模数转换原理ADC模数转换器负责将连续变化的模拟信号转换为相应的数字信号。
其基本原理是通过对连续模拟信号进行采样，然后将采样值转换为离散的数字信号。
ADC一般包括采样保持电路、量化电路和编码电路。
1. 采样保持电路采样保持电路主要用于对输入信号进行持久采样。
当外部输入信号经过开关控制后，先通过采样保持电路进行存储，然后再对存储的信号进行采样和转换，以确保准确性和稳定性。
2. 量化电路量化电路根据模拟信号的幅值幅度进行离散化处理。
它将连续的模拟信号分为若干个离散的电平，然后对每个电平进行精确的表示。
量化电路的精度越高，转换的数字信号越准确。
3. 编码电路编码电路将量化电路输出的离散信号转换为相应的二进制码。
通常使用二进制编码表示，其中每个量化电平都对应一个二进制码。
编码电路将模拟信号通过ADC转换为数字信号，供单片机进行处理。
二、DAC数模转换原理DAC数模转换器是将数字信号转换为相应的模拟信号，用于将单片机处理的数字信号转换为可用于模拟环境的连续变化的模拟信号。
DAC的基本原理是通过数模转换，将离散的数字信号转换为连续变化的模拟信号。
1. 数字输入DAC的数字输入是单片机输出的数字信号，通常为二进制码。
数字输入信号决定了模拟输出信号的幅值大小。
2. 数模转换电路数模转换电路将数字输入信号转换为相应的模拟信号。
它根据数字输入信号的二进制码选择合适的电平输出，通过电流或电压形式输出连续变化的模拟信号。
3. 滤波电路滤波电路用于过滤数模转换电路输出的模拟信号，以确保输出信号的质量。
adc模数转换器原理
adc模数转换器原理模数转换器（ADC）是一种非常重要的电子电路，它可以将模拟信号转换为数字信号，以便电路中的微处理器可以对其进行处理。
随着科技的发展，ADC的性能也在不断提高，可以提供更多功能和性能，以满足不断变化的需求。
本文将重点介绍ADC的工作原理，以及其在现有技术中的应用。
ADC的基本原理是将模拟信号（如模拟电压或电流）转换成数字信号，然后通过串行数据总线将其传送到微处理器其他部分。
ADC的类型主要分为抽样-持续转换（SAR）和按位逐次抽样（S&S）两种，其中SAR类型ADC更加常用。
SAR类型ADC的工作原理主要是将电路中的输入信号反复地采样，并使用内部电压参考或外部电压参考进行比较，以确定最终输出值。
采样率和参考电压是控制转换精度的关键因素，采样率越高，参考电压越精准，最终转换的精度就越高。
此外，随着科技的发展，ADC的性能也在不断提高。
近年来，ADC 技术可以实现多种性能，如低功耗、高动态范围、高采样率和高精度等功能。
通过不断的技术进步，ADC已经可以用于传感器、医疗影像、音频应用、声纳应用、无线通信和军事应用等多个领域。
最后，ADC技术也取得了很大的发展，能够为上述应用提供更优质的服务。
例如，最新的ADC技术可以实现低功耗、高转换速率和极高的精度，以满足当今快速变化的应用需求。
综上所述，ADC模数转换器是一种关键电路，它可以将模拟信号转换为数字信号，以便电路中的微处理器可以对其进行处理。
它的原理是采样-持续转换，依靠内部或外部参考电压进行比较，以确定最终输出值，并可用于多种应用场合，比如传感器、音频应用等。
由于技术的不断进步，ADC可以实现低功耗、高转换速率和极高的精度，以满足现有应用的需求。
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。
射频adc原理
射频adc原理
射频ADC（模数转换器）的工作原理主要分为四个步骤：采样、保持、量化和编码。
这些步骤将模拟信号转化为数字信号。
1. 采样：这是ADC工作的第一步，涉及将模拟信号转换为时间上离散的样本。
这些样本通常通过一个振荡器产生，该振荡器产生与输入信号相同的频率。
2. 保持：在采样之后，需要保持这些样本一段时间，以便有时间将它们转换为一个数值。
这通常通过一个电容完成，该电容充电到输入信号的电压。
3. 量化：接下来，将样本的电压值转化为一个特定的数字值。
这通常通过一个比较器完成，该比较器将样本电压与一系列阈值进行比较，以确定其最接近的值。
4. 编码：最后，将量化后的数字值转换为二进制代码。
这通常通过一个编码器完成，该编码器将数字值转换为二进制位。
此外，ADC还需要一个参考模拟量作为转换的标准，这个参考模拟量通常是ADC芯片最大的可转换信号大小。
以上信息仅供参考，如有需要建议查阅ADC相关的书籍或咨询专业人士。
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模数转换器（ADC）原理及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11.8.1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11.8.1 取样电路结构(a)
图11.8.1 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11.8.2所示。
图11.8.2 取样-保持电路原理图
图11.8.2 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。
一般还要求电路中AV1·AV2=1。
现结合图11.8.2来分析取样-保持电路的工作原理。
在t=t0时，开关S闭合，电容被迅速充电，由于AV1·AV2=1，因此v0=vI，在t0～t1时间间隔内是取样阶段。
在t=t1时刻S断开。
若A2的输入阻抗为无穷大、S为理想开关，这样可认为电容CH没有放电回路，其两端电压保持为v0不变，图11.8.2(b)中t1到t2的平坦段，就是保持阶段。
取样-保持电路以由多种型号的单片集成电路产品。
如双极型工艺的有AD585、AD684；混合型工艺的有AD1154、SHC76等。
量化与编码
数字信号不仅在时间上是离散的，而且在幅值上也是不连续的。
任何一个数字量的大小只能是某个规定的最小数量单位的整数倍。
为将模拟信号转换为数字量，在A/D转换过程中，还必须将取样-保持电路的输出电压，按某种近似方式归化到相应的离散电
平上，这一转化过程称为数值量化，简称量化。
量化后的数值最后还需通过编码过程用一个代码表示出来。
经编码后得到的代码就是A/D转换器输出的数字量。
量化过程中所取最小数量单位称为量化单位，用△表示。
它是数字信号最低位为1时所对应的模拟量，即1LSB。
在量化过程中，由于取样电压不一定能被△整除，所以量化前后不可避免地存在误差，此误差称之为量化误差，用ε表示。
量化误差属原理误差，它是无法消除的。
A/D 转换器的位数越多，各离散电平之间的差值越小，量化误差越小。
量化过程常采用两种近似量化方式：只舍不入量化方式和四舍五入的量化方式:
１.只舍不入量化方式
以3位A/D转换器为例，设输入信号v1的变化范围为0～8V，采用只舍不入量化方式时，取△=1V，量化中不足量化单位部分舍弃，如数值在0～1V之间的模拟电压都当作0△，用二进制数000表示，而数值在1～2V之间的模拟电压都当作1△，用二进制数001表示……这种量化方式的最大误差为△。
２.四舍五入量化方式
如采用四舍五入量化方式，则取量化单位△=8V/15，量化过程将不足半个量化单位部分舍弃，对于等于或大于半个量化单位部分按一个量化单位处理。
它将数值在0～8V/15之间的模拟电压都当作0△对待，用二进制000表示，而数值在8V/15～24V/15之间的模拟电压均当作1△，用二进制数001表示等。
３.比较
采用前一种只舍不入量化方式最大量化误差│εmax│=1LSB,而采用后一种有舍有入量化方式│εmax│=1LSB/2，后者量化误差比前者小，故为多数A/D转换器所采用。
随着集成电路的飞速发展，A/D转换器的新设计思想和制造技术层出不穷。
为满足各种不同的检测及控制需要而设计的结构不同、性能各异的A/D转换器应运而生。
下面简单讲讲A/D转换器的基本原理和分类：
根据A/D转换器的原理可将A/D转换器分成两大类。
一类是直接型A/D转换器，将输入的电压信号直接转换成数字代码，不经过中间任何变量；
另一类是间接型A/D转换器，将输入的电压转变成某种中间变量（时间、频率、脉冲宽度等），然后再将这个中间量变成数字代码输出。
尽管A/D转换器的种类很多，但目前广泛应用的主要有三种类型：逐次逼近式A/D转换器、双积分式A/D转换器、V/F变换式A/D转换器。
另外，近些年有一种新型的Σ-Δ型A/D转换器异军突起，在
仪器中得到了广泛的应用。
逐次逼近式（AR）A/D转换器（SAR）的基本原理是：将待转换的模拟输入信号与一个推测信号进行比较，根据二者大小决定增大还是减小输入信号，以便向模拟输入信号逼进。
推测信号由D/A转换器的输出获得，当二者相等时，向D/A 转换器输入的数字信号就对应的时模拟输入量的数字量。
这种A/D转换器一般速度很快，但精度一般不高。
常用的有ADC0801、ADC0802、AD570等。
双积分式A/D转换器的基本原理是：
先对输入模拟电压进行固定时间的积分，然后转为对标准电压的反相积分，直至积分输入返回初始值，这两个积分时间的长短正比于二者的大小，进而可以得出对应模拟电压的数字量。
这种A/D转换器的转换速度较慢，但精度较高。
由双积分式发展为四重积分、五重积分等多种方式，在保证转换精度的前提下提高了转换速度。
常用的有ICL7135、ICL7109等。
Σ-Δ型AD由积分器、比较器、1位D/A转换器和数字滤波器等组成。
原理上近似于积分型，将输入电压转换成时间（脉冲宽度）信号，用数字滤波器处理后得到数字值。
电路的数字部分基本上容易单片化，因此容易做到高分辨率。
主要用于音频和测量。
这种转换器的转换精度极高，达到16到24位的转换精度，价格低廉，弱点是转换速度比较慢，比较适合用于对检测精度要求很高但对速度要求不是太高的检验设备。
常用的有AD7705、AD7714等。
V/F转换器是把电压信号转换成频率信号，由良好的精度和线性，而且电路简单，对环境适应能力强，价格低廉。
适用于非快速的远距离信号的A/D转换过程。
常用的有
LM311、AD650等。