模数转换器ADC
模数转换器ADC
摘要
模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，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。则我们应该如何选择模数转换器的类型则是最为重要的，以到达功能性和经济性的良好结合，以下便是我针对数模转换器选择的介绍。
模数转换器的选择
积分型
积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。
逐次比较型
逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开场，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进展比较，经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。
并行比较型/串并行比较型
并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLash(快速)型。由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器。
串并行比较型
Half flash(半快速)型：是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成，用两次比较实行转换。
三步或多步实现AD转换的叫做分级〔Multistep/Subrangling〕型AD，而从转换时序角度又可称为流水线〔Pipelined〕型AD，现代的分级型AD中还参加了对屡次转换结果作数字运算而修正特性等功能。
Σ-Δ调制型
Σ-Δ型AD由积分器、比较器、1位DA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。
压频变换型
压频变换型是通过间接转换方式实现模数转换的。将输入的模拟信号转换成频率，然后用计数器将频率转换成数字量。
优点缺点分析：
我们选型的时候一般需要考虑以下一些参数：
确定A/D转换器的精度：精度是反映转换器的实际输出接近理想输出的准确程度的物理量。
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。
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。
在转化过程中，由于存在量化误差和系统误差，精度会有所损失。其中量化误差对于精度的影响是可计算的，它主要决定于A/D转换器件的位数。
一般把8位以下的A/D转换器称为低分辨率ADC，9~12位称为中分辨率ADC，13位以上为高分辨率。A/D器件的位数越高，分辨率越高，量化误差越小，能到达的精度越高。
选择A/D转换器的转换速率
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。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。常用单位是ksps和Msps，表示每秒采样千/百万次。
选择适宜的量程
模拟信号的动态范围较大，有时还有可能出现负电压。在选择时，待测信号的动态范围最好在A/D器件的量程范围内。
选择A/D器件的输出接口
A/D器件接口的种类很多，有并行总线接口的，有SPI、I2C、1-Wire等串行总线接口的。它们在原理和精度上一样，但是控制方法和接口电路会有很大差异。
选择A/D器件的通道数和封装
这与系统有关，通道数要满足整个采集系统的需要。封装则决定PCB布板的时候的大小，而且在高速应用的时候也影响连线的分布参数。
选择A/D器件温度范围
这仅仅与一些苛刻的环境有关，注意每个AD有固定的应用的温度范围。
常用的选型表：
进展数位选择时的本卷须知
常用的数模转换器的精度多由其需求的精度来进展确定，这就要求我们在运用一定的算法的前提下，要总和对魔术转换器内的传感器、转换器、控制机构、信号预处理电路和输出电路的精度进展分析与控制。
一般情况下，我们在考虑两个主要因素，即静态精度和动态平滑性。其中，静
态精度是模拟信号在进展数字化转化时所产生的的误差主体。
因此，我们在考虑其静态精度时，要尤其注意输入信号的量化误差随着信号转化而在输出信号时产生的误差。现在使用的大多数测量装置的精度一般不小于0.1%，一般取0.05%-0.1%之间，与其相对应的二进制数〔包含号位〕为11-12位，一次来提高静态精度。如果其量程很大时，我们可以采用双精度的转换方案以满足量程的需求。
当在进展动态平滑性考虑时，可以用软件程度来模拟其数学模型的动态曲线，然后通过不断的改变模拟的位数来对动态曲线进展调整，然后选取所需平滑程度的动态曲线，并确定出模拟该动态曲线所使用的位数。一般来说分辨率越高，平滑性越好。数位在13位以上的具有较高的分辨率，其平滑性较好；在9-12位间的位中等分辨率，其平滑性一般；在8位一下的位低分辨率，其平滑性较差，要适中选择其位数，防止选取的过低以影响精度，也不要选取的过高以增加本钱。通过以上对选择模数转换器的技术指标和本卷须知的介绍，使得我对其根底知识有了初步的了解，可以帮助我在更深的学习中打下坚实的根底。
解密模数转换器(ADC)分辨率和采样率
解密模数转换器（ADC）分辨率和采样率 分辨率和采样率是选择（模数转换器）(（ADC）) 时要考虑的两个重要因素。为了充分理解这些，必须在一定程度上理解量化和奈奎斯特准则等概念。 在选择模数转换器(（AD）C) 的过程中要考虑的两个最重要的特性可能是分辨率和采样率。在进行任何选择之前，应仔细考虑这两个因素。它们将影响选择过程中的一切，从价格到所需模数转换器的底层架构。为了为特定应用正确确定正确的分辨率和正确的采样率，应该对这些特性有一个合理的了解。 下面是与模数转换相关的术语的一些数学描述。数学很重要，但它所代表的概念更重要。如果您能忍受数学并理解所介绍的概念，您将能够缩小适合您应用的ADC 的数量，并且选择将变得容易得多。量化（Quan（ti）sation） 模数转换器将连续（信号）（电压或（电流））转换为由离散逻辑电平表示的数字序列。术语量化是指将大量值转换为较小值集或离散值集的过程。在数学上，ADC 可以被描述为量化具有大域的函数以产生具有较小域的函数。 上面的等式在数学上描述了模数转换过程。在这里，我们将输入电压V in描述为一系列位b N-1 ...b 0。在这个公式中，2 N 代表量化
级别的数量。直观的是，更多的量化级别会导致原始（模拟）信号的更精确的数字表示。例如，如果我们可以用1024 个量化级别而不是256 个级别来表示信号，我们就提高了ADC 的精度，因为每个量化级别代表一个更小的幅度范围。 （Vr）ef 表示可以成功转换为精确数字表示的最大输入电压。因此，重要的是V ref 大于或等于V in的最大值。但是请记住，比V in值大得多的值将导致表示原始信号的量化级别更少。例如，如果我们知道我们的信号永远不会增加到 2.4 V 以上，那么使用5 V 的电压参考将是低效的，因为超过一半的量化电平将被使用。 量化误差（Quantisation Error） 量化误差是一个术语，用于描述原始信号与信号的离散表示之间的差异。 一个量子可以如上所示进行描述，其中A 表示幅度，信号跨度从A 到-A。N 表示信号量化到的位数。 既然我们已经研究了量化，现在是时候看看量化对ADC 意味着什么了。为了做到这一点，我们需要做更多的数学。下面的等式描述了量化误差。 由此，量化误差中的功率可以定义如下。
电子电路中常见的模数转换器故障排查与修复
电子电路中常见的模数转换器故障排查与修 复 电子电路中的模数转换器（ADC）是将模拟信号转换为数字信号的重要组件。然而，由于各种原因，ADC可能会遇到故障，导致转换结果不准确或无法正常工作。本文将介绍电子电路中常见的ADC故障，并提供排查和修复方法，以帮助解决这些问题。 一、ADC无输出信号 当ADC没有输出信号时，可能存在以下几种可能的原因： 1. 供电问题：首先，检查ADC的供电电压是否正常。确保电压稳定并在规定范围内。 2. 连接问题：检查ADC与其他电路组件之间的连接，包括信号线和地线的连接是否良好。 3. 硬件故障：如果以上两种情况都没有问题，那么可能是ADC本身存在硬件故障。这时，可以尝试更换ADC芯片或联系供应商进行维修。 二、ADC转换结果不准确 当ADC的转换结果不准确时，可能需要对以下几个方面进行排查和修复：
1. 参考电压问题：ADC的转换精度与参考电压有关，确保参考电压的稳定性和准确性是非常重要的。检查参考电压源的稳定性，并校准 参考电压的值。 2. 地线干扰：地线干扰可能导致ADC转换结果的误差增加。确保ADC的地线与其他电路的地线进行良好的连接，并减少地线回路上的 干扰源。 3. 时钟信号问题：ADC的转换过程依赖于时钟信号的准确性。检查时钟信号源的稳定性，并确保时钟信号的频率与ADC的要求相匹配。 4. 抗干扰能力：ADC的抗干扰能力可能会受到其他电路部件的影响。将ADC与其他敏感电路隔离开来，或者采取其他必要的措施来降低干扰。 三、ADC采样速率问题 ADC的采样速率可能不满足系统的需求，这时可以考虑以下几个方面： 1. 时钟频率问题：检查时钟信号频率是否与所需的采样速率相匹配。如果时钟频率不足以支持所需的采样速率，可以更换时钟源或增加时 钟分频器。 2. 缓冲器问题：ADC采样前的信号缓冲器可能会对采样速率产生限制。确保采样前的信号缓冲器能够满足所需的带宽和速率要求。 3. 信号传输问题：信号的传输过程中可能存在带宽限制或传输延迟。检查信号传输链路是否存在瓶颈，并考虑采取措施改善传输速率。
模数转换器
A/D转换器 模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，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。 模数转换器最重要的参数是转换的精度，通常用输出的数字信号的位数的多少表示。转换器能够准确输出的数字信号的位数越多，表示转换器能够分辨输入信号的能力越强，转换器的性能也就越好。 A/D转换一般要经过采样、保持、量化及编码4个过程。在实际电路中，有些过程是合并进行的，如采样和保持，量化和编码在转换过程中是同时实现的。 一般来说，AD比DA贵，尤其是高速的AD，因为在某些特殊场合，如导弹的摄像头部分要求有高速的转换能力。一般那样AD要上千美元。还有通过AD的并联可以提高AD的转换效率，多个AD同时处理数据，能满足处理器的数字信号需求了。模数转换过程包括量化和编码。量化是将模拟信号量程分成许多离散量级，并确定输入信号所属的量级。编码是对每一量级分配唯一的数字码，并确定与输入信号相对应的代码。最普通的码制是二进制，它有2n个量级（n为位数）,可依次逐个编号。模数转换的方法很多，从转换原理来分可分为直接法和间接法两大类。直接法是直接将电压转换成数字量。它用数模网络输出的一套基准电压，从高位起逐位与被测电压反复比较，直到二者达到或接近平衡（见图）。控制逻辑能实现对分搜索的控制，其比较方法如同天平称重。先使二进位制数的最高位Dn-1＝1，经数模转换后得到一个整个量程一半的模拟电压VS，与输入电压Vin 相比较，若V in>VS,则保留这一位；若V in 模数转换器ADC行业专题研究-模拟电路皇冠 上的明珠 模数转换器ADC行业专题研究-模拟电路皇冠上的明珠 1.ADC/DAC—模拟电路皇冠上的明珠 ADC（Analogtodigitalconverter）和DAC （Digitaltoanalogconverter）为模数转换芯片，本质上是信号链芯片中的一种。ADC用于将真实世界产生的模拟信号（如温度、压力、声音、指纹或者图像等）转换成更容易处理的数字形式。DAC的作用恰恰相反，它将数字信号调制成模拟信号；其中ADC 在两者的总需求中占比接近80%。ADC和DAC是真实世界与数字世界的桥梁，属于模拟芯片中难度最高的一部分，被称为模拟电路皇冠上的掌上明珠。 ADC芯片属于模拟芯片。与只能区分"开"和"关"信号的数字芯片不同，模拟芯片可以处理刻度，读取和处理语音、音乐和视频产生的波形。与数字集成电路相比，模拟集成电路拥有以下特点： 1.应用领域多：模拟集成电路按细分功能可进一步分为线性器件（如放大器、模拟开关、比较器等）、信号接口、数据转换、 电源管理器件等诸多品类，每一品类根据终端产品性能需求的差异又有不同的系列，几乎能在现今所有电子产品中找到； 2.生命周期长：数字集成电路强调运算速度与成本比，必须不断采用新设计或新工艺，而模拟集成电路强调可靠性和稳定性，一经量产往往具备长久的使用周期； 3.价低但稳定：由于模拟集成电路的设计更依赖于设计师的经验，与数字集成电路相比在新工艺的开发或新设备的购臵上资金投入更少，加之拥有更长的生命周期，单款模拟集成电路的平均价格往往低于同世代的数字集成电路，但由于功能细分多，模拟集成电路市场不易受单一产业景气变动影响，因此价格波 动幅度相对较小。根据ICInsights数据，预计到2022年，全球模拟芯片市场规模可达到748亿美元，并将以6.6%的年复合增长率快速增长。模拟芯片包括三大类：第一类是通用型电路，如运算放大器、相乘器、锁相环路、有源滤波器、数模与模数转换器等；第二类是专用型电路，如音响系统、电视接收机、录像机及通信系统等专用的集成电路产品；第三类是单片集成系统，如单片发射机、单片接收机等。 ADC芯片的产业链和其他芯片的一样，庞大而复杂。可分为上游支撑、中游核心、下游应用。从产业链中上游以美国、日本、欧洲、中国台湾公司为主，依靠技术自主可控垄断半导体产业。 ADC芯片的转换过程主要包括采样和量化： adc模数转换器工作原理 ADC模数转换器（Analog-to-Digital Converter）是一种将模拟信号转换为数字信号的电子设备。其工作原理是通过将连续变化的模拟信号转换成离散的数字信号，从而实现对模拟信号的数字化处理和传输。 ADC模数转换器的工作原理基于采样和量化两个基本过程。采样是指将模拟信号在一定的时间间隔内进行离散抽样，将连续的模拟信号转换为一系列离散的采样点。而量化则是将采样得到的连续模拟信号值映射为离散的数字信号值。 在ADC模数转换器中，采样过程由采样保持电路完成。采样保持电路通过一个开关，将模拟信号输入到一个电容器中进行存储，然后再通过一个采样保持放大器将存储的电荷转换为电压输出。采样保持电路的作用是在一定时间内对模拟信号进行抽样，以确保在量化过程中能够准确地表示原始信号。 量化过程是将采样得到的模拟信号值进行离散化表示的过程。量化器将连续的模拟信号值映射为离散的数字信号值。量化器通常由比较器和数字逻辑电路组成。比较器将模拟信号与参考电压进行比较，根据比较结果输出高电平或低电平。数字逻辑电路则将比较器输出的结果编码为二进制形式的数字信号。 ADC模数转换器中的量化器通常采用的是逐次逼近型量化器。逐次 逼近型量化器是一种通过逐步逼近的方式来实现高精度量化的方法。它通过不断调整比较参考电压的大小，使得比较器输出与模拟信号的差距逐渐减小，最终达到所需的精度要求。逐次逼近型量化器的精度可以通过增加比特数来提高，比特数越大，精度越高。 除了采样和量化过程外，ADC模数转换器还包括数字信号处理电路和数字信号输出接口。数字信号处理电路用于对量化后的数字信号进行进一步处理，如滤波、编码等，以提高信号质量和可靠性。数字信号输出接口则用于将数字信号传输给后续的数字系统或计算机进行处理和分析。 总结起来，ADC模数转换器通过采样和量化两个基本过程，将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。它的工作原理是在一定时间间隔内对模拟信号进行离散抽样，并将抽样得到的模拟信号值映射为离散的数字信号值。通过逐次逼近型量化器和数字信号处理电路的配合，实现对模拟信号的数字化处理和传输。ADC模数转换器在各种电子设备中广泛应用，如通信系统、音频设备、工业控制等领域，为模拟信号的数字化提供了重要的技术支持。 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： 单片机中的ADC转换原理及精度分析 近年来，单片机技术的发展使得它们在各个领域中被广泛应用。在许多应用中，模拟信号需要被转换成数字信号才能被单片机处理。这就需要使用模数转换器（ADC）。本文将介绍单片机中ADC转换的原理以及精度分析。 第一部分：ADC的原理 ADC（Analog-to-Digital Converter）是一种将模拟信号转换为数字信号的电路。在单片机中，ADC的主要任务是将模拟信号采样后转换为数字信号，以便单片机 进行数字处理。ADC转换的基本原理包括采样和量化两个过程。 1. 采样过程：采样过程是将模拟信号在一定时间内进行离散化的过程。单片机 中的ADC通常采用采样保持电路来实现。该电路可以在一定时间内将模拟信号的 值固定住，然后通过转换电路将其转换成数字信号。采样速率是指每秒钟采样的次数，采样速率越高，能保留更多模拟信号的信息。 2. 量化过程：量化过程是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程。单 片机中的ADC通常采用逐次逼近（SAR）ADC或逐段逼近（Sigma-Delta）ADC 来实现。逐次逼近ADC通过逐位比较来逼近模拟信号的大小，逐段逼近ADC则 将模拟信号分成多个区间进行量化。 第二部分：ADC的精度 ADC的精度是指其输出与输入之间的误差。精度通常用位数（bits）表示，即ADC的分辨率。分辨率越高，ADC能够区分的模拟信号范围越小，精度越高。 1. 分辨率：分辨率是ADC能够分辨的最小电压变化。在一个n位的ADC中， 分辨率可以通过电压范围除以2的n次方得到。例如，一个10位ADC的电压范围是0-5V，其分辨率为5V/2^10 ≈ 4.88mV。这意味着ADC可以分辨出离散电压变化大于约4.88mV的信号。 ADC0832中文资料 简介 ADC0832是一款8位模数转换器（ADC），由于其简单易用的特性，广泛应用于各种电子设备中。它可以将模拟信号转换为8位的数字信号，以供后续处理和分析。 特性 •8位分辨率 •内置8通道模拟输入 •单电源操作（2.7V至5.5V） •SPI接口 •最大转换速率为200 ksps 引脚说明 ADC0832共有8个引脚，具体功能如下： •VCC：电源正极（2.7V至5.5V） •GND：地（电源负极） •A0-A2：模拟输入通道选择引脚 •CLK：时钟输入 •CS：片选输入 •DI：数字输入 •DO：数字输出 工作原理 ADC0832通过采样输入电压，并将其转换为相应的8位数字输出。其工作原理如下： 1.根据需要，将A0、A1和A2引脚配置为目标模拟输入通道。每个引 脚可以分别高电平或低电平来选择通道。 2.在CS引脚上输入低电平以启用通信。 3.使用SPI接口，通过CLK引脚提供时钟脉冲，同时将DI引脚设置为 目标模拟输入电压。 4.等待转换完成，可以通过DO引脚读取8位数字输出。 使用示例 下面是使用Arduino和ADC0832进行模数转换的简单示例代码： ```cpp #include 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。 adc0809模数转换公式 ADC0809模数转换公式 ADC0809是一种八位串行控制ADC（Analog-to-Digital Converter，模数转换器），它可以将模拟信号转换为数字信号。ADC0809采用的是逐次比较法，最大转换速率为 100kHz。其输出数据格式为二进制补码形式。 模数转换公式一般为： V_{in} = \frac{D}{2^n} * V_{REF} V_{in}为输入模拟电压，D为ADC输出数字量，n为ADC的位数，V_{REF}为ADC的参考电压。 ADC0809工作原理 ADC0809的工作原理基于逐次比较法，其主要部分有：比较器、运算放大器、8位移位寄存器、控制逻辑和输出寄存器。 当模拟信号被送入ADC0809时，首先通过比较器进行比较，如果比较器的一个输入端被送入一个参考电压，比较器的另一个输入端被送入输入模拟信号，比较器输出与输入端相连的开关被打开，运算放大器输出的电压跟随着比较器的输出变化。 在ADC0809的控制下，运算放大器会把比较器输出的电压值进行增益调整并送入8位移位寄存器。这个过程可以理解为，ADC0809逐位地进行比较，并将每位的比较结果转换成二进制码存在寄存器中。 当所有位的比较和转换完成后，ADC0809会将二进制码输出到外部的数据总线上，从而提供给后面的数字电路进行处理。 ADC0809的典型应用场景 ADC0809主要用于需要将模拟信号转换成数字信号的场合。下面列举一些典型的应用场景： 1.嵌入式系统中，ADC0809可以将传感器测量到的模拟信号转换成数字信号，为嵌入式系统提供数字化的数据。 2.工业自动化领域中，ADC0809可以将工控设备传感器采集的模拟信号转换成数字信号，为人机界面提供数字化的数据。 3.实验室仪器控制中，ADC0809可以将各类传感器测量到的模拟信号转换成数字信号，用于仪器控制和数据处理。 16位adc芯片 ADC芯片，全名为模数转换器（Analog-to-Digital Converter），是一种将模拟信号转换成数字信号的电子设备。它通常用于将来自传感器、信号调理电路等各种模拟电路的信号转换成数字信号，方便数字电路进行处理、传输和储存。 16位ADC芯片是指其转换分辨率为16位，即能将模拟信号 转化成16位的二进制数字。相较于较低位数的ADC芯片， 16位ADC芯片具有更高的转换精度和动态范围，能够更准确 地采样和转换模拟信号。 16位ADC芯片的设计和制造需要考虑一系列的技术参数和特性。首先是转换速率，即芯片每秒钟能够进行的模数转换数量。通常，16位ADC芯片的转换速率在几千到几百万次转换每秒（SPS）之间，根据应用需求可以选择合适的转换速率。 另一个重要的参数是精度，即芯片的转换精度。16位ADC芯 片的转换精度可以达到2^16（65,536）个离散级别，换句话说，它可以将连续的模拟信号转换成65,536个不同的数字值。这 种高精度可满足很多应用的需求，例如高精度测量和控制。 此外，16位ADC芯片还需要具备较低的失真和噪音水平，以 确保转换的准确性和稳定性。失真是指转换过程中信号的畸变情况，例如非线性失真和时钟抖动等。噪音是指芯片自身引入的电子噪声，影响了转换信号的信噪比。较低的失真和噪音水平对于16位ADC芯片的性能至关重要。 此外，16位ADC芯片通常还会提供一些特性和功能，以满足不同应用的需求。例如，它们可能具有多个输入通道，可以同时采样多个模拟信号。它们还可以具备内部参考电压源和增益控制等功能，以方便信号调理和灵活应用。 总之，16位ADC芯片是一种高精度的模数转换器，具有较高的转换精度和动态范围，适用于各种要求高精度和稳定性的应用。无论是工业控制、通信设备还是科学实验，16位ADC芯片都发挥着重要作用，帮助我们更好地处理和分析模拟信号。 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 模数转换器ADC 模数转换器ADC 摘要 模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，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。那么我们应该如何选择模数转换器的类型则是最为重要的，以达到功能性和经济性的良好结合，以下便是我针对数模转换器选择的介绍。 模数转换器的选择 积分型 积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。 逐次比较型 逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。 并行比较型/串并行比较型 并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLash(快速)型。由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器。 串并行比较型 Half flash(半快速)型：是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成，用两次比较实行转换。 三步或多步实现AD转换的叫做分级（Multistep/Subrangling）型AD，而从转换时序角度又可称为流水线（Pipelined）型AD，现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。 Σ-Δ调制型 Σ-Δ型AD由积分器、比较器、1位DA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。 模数转换器ADC 接下来开始，我们要开始学习单片机如何与其他外设通讯。在上一章节按键中，我们只是单一的读取电平信号，而没有对按键发送电平信号，因此不能算通讯。在接下来的章节中我们要一次学习单片机与各种外设进行通讯，向外设发送数据，并且向外设中读取数据。 我们先来搞清楚什么叫做模数转换。所谓模数转换就是模拟量转换成单片机可以处理的数字量的过程。模拟量是随时间连续变化的量，例如12.5V、10A、37.5℃、1000m3/s、9.6m/s。数字量则是随时间断续变化的量，例如01011010、11000011。模数转换就是因为计算机系统只能判别1/0两种状态，也就表示计算机只能处理二进制数（10101100），我们在计算机上输入的信息最终都转换成计算机能够处理的二进制编码进行处理。因此我们需要将现实生活中的模拟量转换成数字量。那专门将模拟量转化成数字量的器件就是模数转换器ADC(Analog-to-Digital Converter)。当然有时我们也需要将数字量转换成模拟量输出，完成这种功能的则是数模转换器DAC(Digital-to-Analog Converter)。 一个模拟量，必须要经过采样、量化和编码的过程才能成为数字量。采样：按相等的时间间隔t从电压信号上截取一个个离散的电压瞬时值。 量化：将t i时刻采样的实际值转化为数字量的过程。 编码：模拟量经采样和量化，转化成数字量，将该数字量用不同的代码（单片机系统中常用二进制）表示出来。 如下图6-1，我们具体来分析下着三个过程是怎么样的。 设：有一个信号，在t0t1等时刻进行电压采样。被采样的信号电压为0～7伏。将其分为8层，每层为1伏，判断每个采样值处于哪个分层中，则该分层的起始电平就是这个采样的数字量。采样值是精确值，需用无穷多位小数表示，但因为这个原因实际上只能表示到一定的精度。当分层数越多，量化单位越小，量化精度就越高：即采样值的数字量与实际值之间的误差越小。为方便编码，分层数必须是：2n。 图6-1 采样、量化及编码示意图 介绍完以上内容，我们来看几个ADC重要参数的概念。 A/D分辨率：位数n，A/D转换器能分辨最小量化信号的能力。正如上述内容所说，分层数2n越多，量化单位越小，量化精度就越高，从而转化后的数字量更接近与实际值。 参考电压V ref：在允许输入电压值范围内改变V ref值，可设定A/D转换器的电压模数转换器ADC行业专题研究-模拟电路皇冠上的明珠
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