模数转换器(ADC)的几种主要类型
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。
ADC选型经典指南
ADC选型手册一ADC的定义模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，(简称a/d转换器或adc,analog to digital converter)通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。
通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。
由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。
故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。
而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。
二 ADC的基本原理在A/D转换中，因为输入的模拟信号在时间上是连续的，而输出的数字信号是离散量，所以进行转换时只能按一定的时间间隔对输入的模拟信号进行采样，然后再把采样值转换为输出的数字量。
通常A/D转换需要经过采样、保持量化、编码四个步骤。
也可将采样、保持合为一步，量化、编码合为一步，共两大步来完成。
(1)采样和保持：采样，就是对连续变化的模拟信号进行定时测量，抽取其样值。
采样结束后，再将此取样信号保持一段时间，使A/D转换器有充分的时间进行A/D转换。
采样－保持电路就是完成该任务的。
其中，采样脉冲的频率越高，采样越密，采样值就越多，其采样－保持电路的输出信号就越接近于输入信号的波形。
因此，对采样频率就有一定的要求，必须满足采样定理即：fs≥2fImax其中fImax 是输入模拟信号频谱中的最高频率（2）量化和编码：所谓量化，就是把采样电压转换为以某个最小单位电压△ 的整数倍的过程。
分成的等级称为量化级 ,A 称为量化单位。
所谓编码 , 就是用二进制代码来表示量化后的量化电平。
采样后得到的采样值不可能刚好是某个量化基准值 , 总会有一定的误差 , 这个误差称为量化误差。
显然 , 量化级越细 , 量化误差就越小 , 但是 , 所用的二进制代码的位数就越多 , 电路也将越复杂。
量化方法除了上面所述方法外 , 还有舍尾取整法 , 这里不再赘述。
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。
模数转换器(ADC)原理及分类
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。
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的结构方案概述
ADC的结构方案概述ADC，即模数转换器（Analog-to-Digital Converter），是将模拟信号转换为数字信号的一种电子设备。
在现代电子技术中，ADC广泛应用于各个领域，如通信、控制系统、医疗设备等。
ADC的结构设计有多种方案，本文将对其中的几种典型结构进行概述和介绍。
1.逐次逼近型ADC逐次逼近型ADC是最常见的一种结构方案。
它采用一个逐次逼近算法，从最高位开始逐步逼近输入信号的大小。
该结构主要包括一个比较器、一个数字-模拟转换器和一个数字逻辑控制器。
在每个时钟周期内，逻辑控制器生成一个比较阈值，并将其与输入信号进行比较。
根据比较结果，控制器调整阈值，逐步逼近输入信号的大小，直至达到所需精度。
逐次逼近型ADC的优点是结构简单、实现容易。
缺点是转换速度较慢，适用于低速应用场景。
2.并行型ADC并行型ADC是一种高速的转换器结构方案。
它使用多个比较器并行工作，将输入信号划分成多个子区间，然后分别进行转换。
每个子区间由一个比较器和一个数字-模拟转换器处理。
最后，将各个子区间的数字结果合并，得到最终的转换结果。
并行型ADC的优点是高速、高精度，适用于需要高速转换的应用。
缺点是硬件成本高，布线复杂。
3. Sigma-Delta型ADCSigma-Delta型ADC是一种低速高精度的转换器方案，常用于声音和音频信号的数字化处理。
它利用了噪声和过采样的技术，将输入信号与一个高频的参考信号进行混合，并通过一个积分运算器对混合信号进行积分平均。
通过高频参考信号的累积效应，有效抑制了噪声对转换结果的影响。
最后，通过一个数字滤波器对输出进行滤波，得到最终的数字结果。
Sigma-Delta型ADC的优点是高精度、抗干扰能力强。
缺点是转换速度较慢，不适用于高速应用。
4.均匀量化型ADC均匀量化型ADC是一种基于均匀量化原理的转换器方案。
它采用一个多电平比较器和一个分级量化器进行转换。
多电平比较器将输入信号与一组参考电平进行比较，然后将比较结果转化为数字码。
ADC的分类比较及性能指标
ADC的分类比较及性能指标1 A/D转换器的分类与比较 (1)1.1 逐次比较式ADC (1)1.2 快闪式（Flash）ADC (2)1.3 折叠插值式（Folding&Interpolation）ADC (3)1.4 流水线式ADC (4)1.5 ∑-Δ型ADC (6)1.6 不同ADC结构性能比较 (6)2 ADC的性能指标 (7)2.1 静态特性指标 (7)2.2 动态特性指标 (11)1 A/D转换器的分类与比较A/D转换器（ADC）是模拟系统与数字系统接口的关键部件，长期以来一直被广泛应用于雷达、通信、电子对抗、声纳、卫星、导弹、测控系统、地震、医疗、仪器仪表、图像和音频等领域。
随着计算机和通信产业的迅猛发展，进一步推动了ADC在便携式设备上的应用并使其有了长足进步，ADC正逐步向高速、高精度和低功耗的方向发展。
通常，A/D转换器具有三个基本功能：采样、量化和编码。
如何实现这三个功能，决定了A/D转换器的电路结构和工作性能。
A/D转换器的分类很多，按采样频率可划分为奈奎斯特采样ADC和过采样ADC，奈奎斯特采样ADC又可划分为高速ADC、中速ADC和低速ADC；按性能划分为高速ADC和高精度ADC；按结构划分为串行ADC、并行ADC和串并行ADC。
在频率范围内还可以按电路结构细分为更多种类。
中低速ADC可分为积分型ADC、过采样Sigma-Delta型ADC、逐次逼近型ADC、Algonithmic ADC；高速ADC可以分为闪电式ADC、两步型ADC、流水线ADC、内插性ADC、折叠型ADC和时间交织型ADC。
下面主要介绍几种常用的、应用最广泛的ADC结构，它们是：逐次比较式（S A R）ADC、快闪式（F l a s h）ADC、折叠插入式（F o ld i n g&Interpolation）ADC、流水线式（Pipelined）ADC和∑-Δ型A/D转换器。
1.1 逐次比较式ADC图1 SAR ADC原理图图1是SAR ADC的原理框图。
adc的种类工作原理和用途
adc的种类工作原理和用途ADC（Analog-to-Digital Converter）即模数转换器，是一种电子设备，用于将连续的模拟信号转换成离散的数字信号。
ADC在现代电子设备中得到了广泛的应用，下面将详细介绍ADC的种类、工作原理和用途。
一、ADC的种类根据其工作原理和结构，ADC可以分为以下几种主要类型：1. 逐次逼近式（Successive Approximation）ADC：逐次逼近式ADC 采用逼近法对输入模拟信号进行逐级逼近，最终得到一个数字输出。
它通过与模拟输入进行比较，并根据比较结果逐步逼近输入信号的真实值。
逐次逼近式ADC是一种广泛应用的ADC类型，具有较高的转换速度和较低的功耗。
2. 并行式ADC（Parallel ADC）：并行式ADC将模拟信号按位数进行分割，每个位数均通过特定的电路进行转换，最后将结果合并成一个完整的数字输出。
并行式ADC具有较高的转换速度，但由于其需要大量的电路，使得成本和功耗较高。
3. 逐次逼近型逐次逼近系统（Pipeline ADC）：逐次逼近型逐次逼近系统采用多级的逐次逼近ADC进行串联，以提高整个系统的转换速度。
每个电路将输入信号一次逼近一位，并将逼近结果传到下一级，直到最终得到完整的数字输出。
逐次逼近型逐次逼近系统ADC具有较高的转换速度和较低的功耗，广泛应用于高速数据转换领域。
4. Sigma-Delta ADC：Sigma-Delta ADC采用了过采样和噪声整形的技术，通过对输入信号进行高速取样，然后通过滤波器和数字处理器来获取高精度的输出。
Sigma-Delta ADC具有较高的转换精度和动态范围，常用于音频和通信等领域。
二、ADC的工作原理ADC的工作原理主要是将模拟信号经过一系列的步骤转换成数字信号。
以下是一般ADC的工作流程：1.采样：将模拟信号在采样保持电路中进行取样，将连续的模拟信号转换为离散的样本。
2.量化：将采样后的模拟信号转换为相应的数字数值。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
模数转换器(ADC)的几种主要类型
现在的软件无线电、数字图像采集都需要有高速的A/D采样保证有效性和精度，一般的测控系统也希望在精度上有所突破，人类数字化的浪潮推动了A/D转换器不断变革，而A/D转换器是人类实现数字化的先锋。
A/D转换器发展了30多年，经历了多次的技术革新，从并行、逐次逼近型、积分型ADC，到近年来新发展起来的∑-Δ型和流水线型ADC，它们各有其优缺点，能满足不同的应用场合的使用。
逐次逼近型、积分型、压频变换型等，主要应用于中速或较低速、中等精度的数据采集和智能仪器中。
分级型和流水线型ADC主要应用于高速情况下的瞬态信号处理、快速波形存储与记录、高速数据采集、视频信号量化及高速数字通讯技术等领域。
此外，采用脉动型和折叠型等结构的高速ADC，可应用于广播卫星中的基带解调等方面。
∑-Δ型ADC主应用于高精度数据采集特别是数字音响系统、多媒体、地震勘探仪器、声纳等电子测量领域。
下面对各种类型的ADC作简要介绍。
1．逐次逼近型
逐次逼近型ADC是应用非常广泛的模/数转换方法，它包括1个比较器、1个数模转换器、1个逐次逼近寄存器（SAR）和1个逻辑控制单元。
它是将采样输入信号与已知电压不断进行比较，1个时钟周期完成1位转换，N位转换需要N个时钟周期，转换完成，输出二进制数。
这一类型ADC的分辨率和采样速率是相
互矛盾的，分辨率低时采样速率较高，要提高分辨率，采样速率就会受到限制。
优点：分辨率低于12位时，价格较低，采样速率可达1MSPS；与其它ADC相比，功耗相当低。
缺点：在高于14位分辨率情况下，价格较高；传感器产生的信号在进行模/数转换之前需要进行调理，包括增益级和滤波，这样会明显增加成本。
2．积分型ADC
积分型ADC又称为双斜率或多斜率ADC，它的应用也比较广泛。
它由1个带有输入切换开关的模拟积分器、1个比较器和1个计数单元构成，通过两次积分将输入的模拟电压转换成与其平均值成正比的时间间隔。
与此同时，在此时间间隔内利用计数器对时钟脉冲进行计数，从而实现A/D转换。
积分型ADC两次积分的时间都是利用同一个时钟发生器和计数器来确定，因此所得到的D表达式与时钟频率无关，其转换精度只取决于参考电压VR。
此外，由于输入端采用了积分器，所以对交流噪声的干扰有很强的抑制能力。
能够抑制高频噪声和固定的低频干扰（如50Hz或60Hz），适合在嘈杂的工业环境中使用。
这类ADC主要应用于低速、精密测量等领域，如数字电压表。
优点：分辨率高，可达22位；功耗低、成本低。
缺点：转换速率低，转换速率在12位时为100～300SPS。
3．并行比较A/D转换器
并行比较ADC主要特点是速度快，它是所有的A/D转换器中速度最快的，现代发展的高速ADC大多采用这种结构，采样速率能达到1GSPS以上。
但受到功率和体积的限制，并行比较ADC的分辨率难以做的很高。
这种结构的ADC所有位的转换同时完成，其转换时间主取决于比较器的开关速度、编码器的传输时间延迟等。
增加输出代码对转换时间的影响较小，但随着分辨率的提高，需要高密度的模拟设计以实现转换所必需的数量很大的精密分压电阻和比较器电路。
输出数字增加一位，精密电阻数量就要增加一倍，比较器也近似增加一倍。
并行比较ADC的分辨率受管芯尺寸、输入电容、功率等限制。
结果重复的并联比较器如果精度不匹配，还会造成静态误差，如会使输入失调电压增大。
同时，这一类型的ADC由于比较器的亚稳压、编码气泡，还会产生离散的、不精确的输出，即所谓的“火花码”。
优点：模/数转换速度最高。
缺点：分辨率不高，功耗大，成本高。
4．压频变换型ADC
压频变换型ADC是间接型ADC，它先将输入模拟信号的电压转换成频率与其成正比的脉冲信号，然后在固定的时间间隔内对此脉冲信号进行计数，计数结果即为正比于输入模拟电压信号的数字量。
从理论上讲，这种ADC的分辨率可以无限增加，只要采用时间长到满足输出频率分辨率要求的累积脉冲个数的宽度即可。
优点：精度高、价格较低、功耗较低。
缺点：类似于积分型ADC，其转换速率受到限制，12位时为100～300SPS。
5．∑-Δ型ADC
∑-Δ转换器又称为过采样转换器，它采用增量编码方式即根据前一量值与后一量值的差值的大小来进行量化编码。
∑-Δ型ADC包括模拟∑-Δ调制器和数字抽取滤波器。
∑-Δ调制器主要完成信号抽样及增量编码，它给数字抽取滤波器提供增量编码即∑-Δ码；数字抽取滤波器完成对∑-Δ码的抽取滤波，把增量编码转换成高分辨率的线性脉冲编码调制的数字信号。
因此抽取滤波器实际上相当于一个码型变换器。
优点：分辨率较高，高达24位；转换速率高，高于积分型和压频变换型ADC；价格低；内部利用高倍频过采样技术，实现了数字滤波，降低了对传感器信号进行滤波的要求。
缺点：高速∑-△型ADC的价格较高；在转换速率相同的条件下，比积分型和逐次逼近型ADC的功耗高。
6．流水线型ADC
流水线结构ADC，又称为子区式ADC，它是一种高效和强大的模数转换器。
它能够提供高速、高分辨率的模数转换，并且具有令人满意的低功率消耗和很小的芯片尺寸；经过合理的设计，还可以提供优异的动态特性。
流水线型ADC由若干级级联电路组成，每一级包括一个采样/保持放大器、一个低分辨率的ADC和DAC以及一个求和电路，其中求和电路还包括可提供增益的级间放大器。
快速精确的n位转换器分成两段以上的子区（流水线）来完成。
首级电路的采样/保持器对输入信号取样后先由一个m位分辨率粗A/D转换器对输入进行量化，接着用一个至少n位精度的乘积型数模转换器（MDAC）产生一个对应于量化结果的模/拟电平并送至求和电路，求和电路从输入信号中扣除此模拟电平。
并将差值精确放大某一固定增益后关交下一级电路处理。
经过各级这样的处理后，最后由一个较高精度的K位细A/D转换器对残余信号进行转换。
将上述各级粗、细A/D的输出组合起来即构成高精度的n位输出。
优点：有良好的线性和低失调；可以同时对多个采样进行处理，有较高的信号处理速度，典型的为Tconv<100ns；低功率；高精度；高分辨率；可以简化电路。
缺点：基准电路和偏置结构过于复杂；输入信号需要经过特殊处理，以便穿过数级电路造成流水延迟；对锁存定时的要求严格；对电路工艺要求很高，电路板上设计得不合理会影响增益的线性、失调及其它参数。
目前，这种新型的ADC结构主要应用于对THD和SFDR及其它频域特性要求较高的通讯系统，对噪声、带宽和瞬态相应速度等时域特性要求较高的CCD成像系统，对时域和频域参数都要求较高的数据采集系统。