AD转换器主要技术指标
AD转换器的主要技术指标
A/D转换器的主要技术指标作者：测量测试…文章来源：EEFOCUS 点击数：111 更新时间：2007-8-26A/D转换器的主要技术指标有转换精度、转换速度等。
选择A/D转换器时，除考虑这两项技术指标外，还应注意满足其输入电压的范围、输出数字的编码、工作温度范围和电压稳定度等方面的要求。
1. 转换精度单片集成A/D转换器的转换精度是用分辨率和转换误差来描述的。
(1) 分辨率A/D转换器的分辨率以输出二进制（或十进制）数的位数来表示。
它说明A/D转换器对输入信号的分辨能力。
从理论上讲，n位输出的A/D转换器能区分2n个不同等级的输入模拟电压，能区分输入电压的最小值为满量程输入的1/2n。
在最大输入电压一定时，输出位数愈多，分辨率愈高。
例如A/D转换器输出为8位二进制数，输入信号最大值为5V,那么这个转换器应能区分出输入信号的最小电压为9.53mV。
(2) 转换误差转换误差通常是以输出误差的最大值形式给出。
它表示A/D转换器实际输出的数字量和理论上的输出数字量之间的差别。
常用最低有效位的倍数表示。
例如给出相对误差≤±LSB/2，这就表明实际输出的数字量和理论上应得到的输出数字量之间的误差小于最低位的半个字。
2.转换时间转换时间是指A/D转换器从转换控制信号到来开始，到输出端得到稳定的数字信号所经过的时间。
A/D转换器的转换时间与转换电路的类型有关。
不同类型的转换器转换速度相差甚远。
其中并行比较A/D转换器的转换速度最高，8位二进制输出的单片集成A/D转换器转换时间可达到50ns以内，逐次比较型A/D转换器次之，它们多数转换时间在10～50μs以内，间接A/D转换器的速度最慢，如双积分A/D转换器的转换时间大都在几十毫秒至几百毫秒之间。
在实际应用中，应从系统数据总的位数、精度要求、输入模拟信号的范围以及输入信号极性等方面综合考虑A/D转换器的选用。
3.例题某信号采集系统要求用一片A/D转换集成芯片在1s（秒）内对16个热电偶的输出电压分时进行A/D转换。
转换器的原理及主要技术指标
I0
2R
2R
2R
2R
2R
2R
2R
2R
2R
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 Rfb
IO1
-
IO2
+
VO
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
3
输出电压 的大小与数字量具有对应的关系。
4
二、D/A转换器的主要性能指标
1、分辨率
分辨率是指输入数字量的最低有效位（LSB）发生变化时， 所对应的输出模拟量（常为电压）的变化量。它反映了输 出模拟量的最小变化值。
结果存储到片内RAM以DATA为起始地址的连续单 元中。
MAIN：MOV R1，#DATA ；置数据区首地址
MOV DPTR，#7FF8H ；指向０通道
MOV R7，#08H
；置通道数
LOOP：MOVX @DPTR，A ；启动A/D转换
HER：JB P3.3，HER
；查询A/D转换结束
MOVX A，@DPTR
转换器的原理及主要技术指标
1
D/A & A/D转换器及其与单片机接口
2
9.1 D/A转换器及其与单片机接口
9.1.1 D/A转换器的原理及主要技术指标
一、D/A转换器的基本原理及分类
Ｔ型电阻网络D/A转换器 ：
I I7
I6
I5
I4
I3
I2
I1
I0
VREF
R
R
R
R
R
R
R
I7
I6
I5
I4
I3
I2
I1
线性度（也称非线性误差）是实际转换特性曲线与理想
AD转换器的主要技术指标
AD转换器的主要技术指标AD转换器（Analog-to-Digital Converter）是将模拟信号转换成数字信号的电子器件，广泛应用于测量、通信、控制和信号处理等领域。
主要技术指标是指影响AD转换器性能的关键参数。
下面将介绍AD转换器的主要技术指标。
1. 位数（Resolution）：位数是指转换结果的二进制位数，也可理解为ADC的精度。
位数越高，转换结果的精度越高。
常见的位数有8位、10位、12位、16位等。
常见的高精度应用需要12位以上的位数。
2. 采样率（Sampling Rate）：采样率是指ADC在单位时间内完成采样的次数，常用单位为千赫兹（kHz）或兆赫兹（MHz）。
采样率决定了ADC对信号的处理能力，即ADC能够处理多快的信号。
高速应用需要高采样率的ADC。
3. 信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）：信噪比表示转换后的数字信号与输入模拟信号之间的噪声水平差异。
信噪比越高，ADC的抗干扰能力越强，输出结果越准确。
4. 有效比特数（Effective Number of Bits, ENOB）：有效比特数表示ADC输出二进制数据的有效位数，与信噪比有关。
一般来说，ENOB比位数小，这是由于ADC的非线性误差、噪声和失配等因素导致的。
5. 误差（Error）：误差是指ADC转换结果与输入信号之间的差异。
常见的误差包括非线性误差、积分非线性误差、增益误差、失配误差等。
误差越小，ADC的准确度越高。
6. 电源电压（Supply Voltage）：ADC的电源电压指使用电路所需的电源电压。
一般来说，工作电压越低，功耗越小，对系统电源需求越低。
7. 噪声（Noise）：噪声是指ADC输出结果中包含的非期望信号。
噪声可由转换器内部电路、供电电压和输入信号引起。
噪声影响了ADC对小信号的测量准确性，因此较低的噪声水平对高精度测量至关重要。
8. 温度效应（Temperature Coefficient）：温度效应衡量ADC对温度变化的敏感程度。
AD转换
模拟电压输入 1LSB
模拟电压输入 1/2LSB
5
3、偏移误差
偏移误差是指输入信号为零时，输出信号不为零的 值，所以有时又称为零值误差。假定ADC没有非线 性误差，则其转换特性曲线各阶梯中点的连线必定 是直线，这条直线与横轴相交点所对应的输入电压 值就是偏移误差。
积分器输出
VIN
时钟
T1 T T2
t
3
三、A/D转换器的主要技术指标 1、分辨率 ADC的分辨率是指使输出数字量变化一个 相邻数码所需输入模拟电压的变化量。常用 二进制的位数表示。例如12位ADC的分辨率 就是12位，或者说分辨率为满刻度FS的 1/2 1 2 。一个10V满刻度的12位ADC能分辨输 入电压变化最小值是10V×1/ 2 1 2 =2.4mV。
ADC_CONTR寄存器
ADC_RES、 ADC_RESL寄存器
ADC中断控制寄存器
ADC典型应用电路
电压基准源
ADC实现按键输入功能
10VIN 20VIN AG
CE STS
-5V～+5V -10V～+10V
23
采用双极性输入方式，可对±5V或±10V的模拟信号
进行转换。当AD574A与80C31单片机配置时，由于 AD574A输出12位数据，所以当单片机读取转换结果 时，应分两次进行：当Ａ0=0时，读取高8位；当Ａ 0=1时，读取低4位。
需三组电源：＋5V、VCC（＋12V～＋15V）、
VEE（－12V～－15V）。由于转换精度高，所 提供电源必须有良好的稳定性，并进行充分滤波， 以防止高频噪声的干扰。 低功耗：典型功耗为390mW。
AD
2、量化误差 、
•ADC把模拟量变为数字量，用数字量近似表示模拟量，这个 把模拟量变为数字量，用数字量近似表示模拟量， 把模拟量变为数字量 过程称为量化。量化误差是ADC的有限位数对模拟量进行量 过程称为量化。量化误差是 的有限位数对模拟量进行量 化而引起的误差。实际上，要准确表示模拟量， 化而引起的误差。实际上，要准确表示模拟量，ADC的位数 的位数 需很大甚至无穷大。一个分辨率有限的ADC的阶梯状转换特 需很大甚至无穷大。一个分辨率有限的 的阶梯状转换特 性曲线与具有无限分辨率的ADC转换特性曲线（直线）之间 转换特性曲线（ 性曲线与具有无限分辨率的 转换特性曲线 直线） 的最大偏差即是量化误差。 的最大偏差即是量化误差。
式中VIN为输入模拟量（V）， 为输入模拟量（ ）， ），VFS是满量程，如 是满量程， 式中 为输入模拟量 是满量程 果从10VIN引脚输入，VFS =10V，1LSB=10/4096=24 引脚输入， 果从 引脚输入 ， 引脚输入， （mV)；若信号从 ；若信号从20VIN 引脚输入，VFS =20V， ， 1LSB=20/4096=49（mV)。 （ 。
一、ADC0809的内部结构及引脚功能 的内部结构及引脚功能
1、IN0～IN7，８路模拟量输入端。 IN0～IN7， 路模拟量输入端。 D7～D0， 位数字量输出端。 2、D7～D0，８位数字量输出端。 ALE， 地址锁存允许信号输入端。 3、ALE， 地址锁存允许信号输入端。通常向此引脚输入一个正 脉冲时，可将三位地址选择信号A 脉冲时，可将三位地址选择信号A、B、C锁存于地址寄存器内并 进行译码，选通相应的模拟输入通道。 进行译码，选通相应的模拟输入通道。 START，启动A/D转换控制信号输入端。 A/D转换控制信号输入端 4、START，启动A/D转换控制信号输入端。一般向此引脚输入一 个正脉冲，上升沿复位内部逐次逼近寄存器，下降沿后开始A/D 个正脉冲，上升沿复位内部逐次逼近寄存器，下降沿后开始A/D 转换。 转换。 5、CLK，时钟信号输入端。 CLK，时钟信号输入端。 EOC，转换结束信号输出端。A/D转换期间EOC为低电平 转换期间EOC为低电平， 6、EOC，转换结束信号输出端。A/D转换期间EOC为低电平，A/D 转换结束后EOC为高电平。 EOC为高电平 转换结束后EOC为高电平。 OE，输出允许控制端，控制输出锁存器的三态门。 OE为高 7、OE，输出允许控制端，控制输出锁存器的三态门。当OE为高 电平时，转换结果数据出现在D7 D0引脚 D7～ 引脚。 OE为低电平时 为低电平时， 电平时，转换结果数据出现在D7～D0引脚。当OE为低电平时， D7～D0引脚对外呈高阻状态 引脚对外呈高阻状态。 D7～D0引脚对外呈高阻状态。 路模拟开关的地址选通信号输入端， 8、C、B、A，８路模拟开关的地址选通信号输入端，3个输入端 的信号为000 111时 接通IN0 IN7对应通道 000～ IN0～ 对应通道。 的信号为000～111时，接通IN0～IN7对应通道。 VR（＋）、VR（－）：分别为基准电源的正、负输入端。 （＋）、VR（－）：分别为基准电源的正 9、VR（＋）、VR（－）：分别为基准电源的正、负输入端。
11.12AD转换器的主要技术指标(精)
11.12 A/D转换器的主要技术指标A/D转换器的主要技术指标有转换精度、转换速度等。
选择A/D转换器时，除考虑这两项技术指标外，还应注意满足其输入电压的范围、输出数字的编码、工作温度范围和电压稳定度等方面的要求。
1. 转换精度单片集成A/D转换器的转换精度是用分辨率和转换误差来描述的。
(1) 分辨率A/D转换器的分辨率以输出二进制（或十进制）数的位数来表示。
它说明A/D转换器对输入信号的分辨能力。
从理论上讲，n位输出的A/D转换器能区分2n个不同等级的输入模拟电压，能区分输入电压的最小值为满量程输入的1/2n。
在最大输入电压一定时，输出位数愈多，分辨率愈高。
例如A/D转换器输出为8位二进制数，输入信号最大值为5V,那么这个转换器应能区分出输入信号的最小电压为9.53mV。
(2) 转换误差转换误差通常是以输出误差的最大值形式给出。
它表示A/D转换器实际输出的数字量和理论上的输出数字量之间的差别。
常用最低有效位的倍数表示。
例如给出相对误差≤±LSB/2，这就表明实际输出的数字量和理论上应得到的输出数字量之间的误差小于最低位的半个字。
2.转换时间转换时间是指A/D转换器从转换控制信号到来开始，到输出端得到稳定的数字信号所经过的时间。
A/D转换器的转换时间与转换电路的类型有关。
不同类型的转换器转换速度相差甚远。
其中并行比较A/D转换器的转换速度最高，8位二进制输出的单片集成A/D转换器转换时间可达到50ns以内，逐次比较型A/D转换器次之，它们多数转换时间在10～50μs以内，间接A/D转换器的速度最慢，如双积分A/D转换器的转换时间大都在几十毫秒至几百毫秒之间。
在实际应用中，应从系统数据总的位数、精度要求、输入模拟信号的范围以及输入信号极性等方面综合考虑A/D转换器的选用。
3.例题某信号采集系统要求用一片A/D转换集成芯片在1s（秒）内对16个热电偶的输出电压分时进行A/D转换。
已知热电偶输出电压范围为0～0.025V（对应于0～450o C温度范围），需要分辨的温度为0.1o C，试问应选择多少位的A/D转换器，其转换时间是多少?解：对于0～450o C温度范围，信号电压为0～0.025V，分辨温度为0.1o C，这相当于的分辨率。
AD转换器的技术指标
A/D转换器的主要技术指标A/D转换器的主要技术指标有转换精度、转换速度等。
选择A/D转换器时，除考虑这两项技术指标外，还应注意满足其输入电压的范围、输出数字的编码、工作温度范围和电压稳定度等方面的要求。
1. 转换精度单片集成A/D转换器的转换精度是用分辨率和转换误差来描述的。
(1)分辨率A/D转换器的分辨率以输出二进制（或十进制）数的位数来表示。
它说明A/D转换器对输入信号的分辨能力。
从理论上讲，n位输出的A/D 转换器能区分2个不同等级的输入模拟电压，能区分输入电压的最小值为满量程输入的1/2n。
在最大输入电压一定时，输出位数愈多，分辨率愈高。
例如A/D转换器输出为8位二进制数，输入信号最大值为5V,那么这个转换器应能区分出输入信号的最小电压为9.53mV。
(2)转换误差转换误差通常是以输出误差的最大值形式给出。
它表示A/D转换器实际输出的数字量和理论上的输出数字量之间的差别。
常用最低有效位的倍数表示。
例如给出相对误差≤±LSB/2，这就表明实际输出的数字量和理论上应得到的输出数字量之间的误差小于最低位的半个字。
2. 转换时间转换时间是指A/D转换器从转换控制信号到来开始，到输出端得到稳定的数字信号所经过的时间。
A/D转换器的转换时间与转换电路的类型有关。
不同类型的转换器转换速度相差甚远。
其中并行比较A/D转换器的转换速度最高，8位二进制输出的单片集成A/D转换器转换时间可达到50ns以内，逐次比较型A/D转换器次之，它们多数转换时间在10～50s以内，间接A/D转换器的速度最慢，如双积分A/D转换器的转换时间大都在几十毫秒至几百毫秒之间。
在实际应用中，应从系统数据总的位数、精度要求、输入模拟信号的范围以及输入信号极性等方面综合考虑A/D转换器的选用。
3. 例题某信号采集系统要求用一片A/D转换集成芯片在1s（秒）内对16个热电偶的输出电压分时进行A/D转换。
已知热电偶输出电压范围为0～0.025V（对应于0～450oC温度范围），需要分辨的温度为0.1oC，试问应选择多少位的A/D转换器，其转换时间是多少?解：对于0～450oC温度范围，信号电压为0～0.025V，分辨温度为0.1oC，这相当于的分辨率。
AD和DA转换器的分类及其主要技术指标
AD和DA转换器的分类及其主要技术指标AD和DA转换器（Analog-to-Digital and Digital-to-Analog converters）是电子设备中常用的模数转换器和数模转换器。
AD转换器将连续的模拟信号转换成对应的离散数字信号，而DA转换器则将离散的数字信号转换成相应的连续模拟信号。
本篇文章将介绍AD和DA转换器的分类以及它们的主要技术指标。
一、AD转换器分类AD转换器主要分为以下几个类型：1.逐次逼近型AD转换器（Successive Approximation ADC）逐次逼近型AD转换器是一种常见且常用的AD转换器。
它采用逐渐逼近的方法逐位进行转换。
其基本原理是将模拟输入信号与一个参考电压进行比较，不断调整比较电压的大小，确保比较结果与模拟输入信号的差别小于一个允许误差。
逐次逼近型AD转换器的转换速度相对较快，精度较高。
2.模数积分型AD转换器（Sigma-Delta ADC）模数积分型AD转换器是一种利用高速和低精度的ADC与一个可编程数字滤波器相结合的技术。
它通过对输入信号进行高速取样并进行每个采样周期的累积和平均，降低了后续操作所需的带宽。
模数积分型AD转换器具有较高的分辨率和较好的线性度，适用于高精度应用。
3.并行型AD转换器（Parallel ADC）并行型AD转换器是一种通过多个比较器并行操作的AD转换器。
它的转换速度较快，但其实现成本相对较高。
并行型AD转换器适用于高速数据采集和信号处理。
4.逐渐逼近型AD转换器（Ramp ADC）逐渐逼近型AD转换器是一种通过线性递增电压与输入信号进行比较的转换器。
它利用逐渐逼近的方法寻找与输入信号最接近的电压值，然后以此电压值对应的时间来估计输入信号的值。
逐渐逼近型AD转换器转换速度较慢，但精度较高。
5.其他类型AD转换器除了上述几种常见的AD转换器类型外，还有其他一些特殊的AD转换器类型，如比例调制型AD转换器、索耳转换器等。
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AD转换器的主要技术指标
1）分辩率(Resolution) 指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻度与2n的比值。
分辩率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。
2）转换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。
积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD，逐次比较型AD是微秒级属中速AD，全并行/串并行型AD可达到纳秒级。
采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的间隔。
为了保证转换的正确完成，采样速率(Sample Rate)必须小于或等于转换速率。
因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。
常用单位是ksps和Msps，表示每秒采样千/百万次（kilo / Million Samples per Second）。
3）量化误差(Quantizing Error) 由于AD的有限分辩率而引起的误差，即有限分辩率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD（理想AD）的转移特性曲线（直线）之间的最大偏差。
通常是1个或半个最小数字量的模拟变化量，表示为1LSB、1/2LSB。
4）偏移误差(Offset Error) 输入信号为零时输出信号不为零的值，可外接电位器调至最小。
5）满刻度误差(Full Scale Error) 满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。
6）线性度(Linearity) 实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移，不包括以上三种误差。
其他指标还有：绝对精度(Absolute Accuracy) ，相对精度(Re lative Accuracy)，微分非线性，单调性和无错码，总谐波失真（T otal Harmonic Distotortion缩写THD）和积分非线性。
AD的选择，首先看精度和速度，然后看是几路的，什么输出的比如SPI或者并行的，差分还是单端输入的，输入范围是多少，这些都是选AD需要考虑的。
DA呢，主要是精度和输出，比如是电压输出啊，4-20mA电流输出啊，等等。
DSP呢，用来计算嘛，所以主要是看运算能力了，当然，外围的接口也是需要考虑的。
个人看法，TI的单DSP处理能力还可以，ADI的多DSP联合使用的优点特别突出，当然了，不同档次的DSP的运算能力和速度都是有很大差别的。
工程师在进行电路设计时，面对林林总总的AD/DA芯片，如何选择你所需要的器件呢？这要综合设计的诸项因素，系统技术指标、成本、功耗、安装等，最主要的依据还是速度和精度。
精度 与系统中所测量控制的信号范围有关，但估算时要考虑到其他因素，转换器位数应该比总精度要求的最低分辩率高一位。
常见的AD/DA器件有8位，10位，12位，14位，16位等。
速度 应根据输入信号的最高频率来确定，保证转换器的转换速率要高于系统要求的采样频率。
通道 有的单芯片内部含有多个AD/DA模块，可同时实现多路信
号的转换；常见的多路AD器件只有一个公共的AD模块，由一个多路转换开关实现分时转换。
数字接口方式 接口有并行/串行之分，串行又有SPI、I2C、SM 等多种不同标准。
数值编码通常是二进制，也有BCD（二~十进制）、双极性的补码、偏移码等。
模拟信号类型通常AD器件的模拟输入信号都是电压信号，而DA 器件输出的模拟信号有电压和电流两种。
同时根据信号是否过零，还分成单极性（Unipolar）和双极性（B ipolar）。
电源电压有单电源，双电源和不同电压范围之分，早期的AD/DA 器件要有+15V/-15V，如果选用单+5V电源的芯片则可以使用单片机系统电源。
基准电压有内、外基准和单、双基准之分。
功耗 一般CMOS工艺的芯片功耗较低，对于电池供电的手持系统对功耗要求比较高的场合一定要注意功耗指标。
封装 常见的封装是DIP，现在表面安装工艺的发展使得表贴型S O封装的应用越来越多。
跟踪/保持（Track/Hold缩写T/H）原则上直流和变化非常缓慢的信号可不用采样保持，其他情况都应加采样保持。
满幅度输出(Rail-to Rail) 新近业界出现的新概念，最先应用于运算放大器领域，指输出电压的幅度可达输入电压范围。
在DA中一般是指输出信号范围可达到电源电压范围。
（国内的翻译并不统一，
如“轨-轨”、“满摆幅”）
主要针对高精度测量类的AD.
1:参考电压需要足够精确,推荐使用外部高精准参考电压。
2:如果PGA可调,增益系数一般是越小噪声越低。
3:一般最好用到满量程,此时AD精度不浪费。
4:如果有偏置,需要进行自校。
5:请注意在使用DEMO板调试时,会由调试口导入PC噪声,由信号连接线导入外部噪声,因此建议使用屏蔽电缆传输信号。
6:板上注意模拟电源和数字电源,以及模拟地和数字地要分开,减少耦合噪声路径。
7:使用差分输入可以减少共模噪声,但是差模噪声会增大。
8:如果是片内集成AD的MCU,支持高速时钟,如果不影响性能,内部工作时钟越低,对您的AD采样引起的干扰越小,如果是板上就需要注意走线和分区。
9:信号输入前级接滤波电路,一般一阶RC电路较多,注意Fc=1/1000~ 1/100 采样频率,电阻和电容的参数注意选取.信号接入后级接滤波电路最好采用sinc滤波方式.注意输入偏置电流会限制您外部的滤波电阻阻值的大小。
R x Ib < 1LSB。
有的片内AD还有集成输入Buffer,有助与抑制您的噪声,一般是分两当,看输入信号范围和满量程之间的关系。
AD分为很多中,SAR,FLASH,并行比较型,逐次逼近型,Delta sigma 型,一般是速度越高,精度越高越贵,所以ADI之类的公司一直那么富裕,赚黑钱......
针对不同场合不同成本不同要求分别选用。
还得注意是您的Layout。