模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)的工作原理

模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器，或簡稱ADC，通常是指一個將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)?a target="_blank">數(shù)字信號的電子元件。通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個輸入電壓信號轉(zhuǎn)換為一個輸出的數(shù)字信號。由于數(shù)字信號本身不具有實(shí)際意義，僅僅表示一個相對大小。故任何一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)，比較常見的參考標(biāo)準(zhǔn)為最大的可轉(zhuǎn)換信號大小。而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號相對于參考信號的大小。

ADC的工作原理

模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，一般分為4個步驟進(jìn)行，即采樣、保持、量化和編碼。前兩個步驟在采樣-保持電路中完成，后兩個步驟則在ADC中完成。ADC是把經(jīng)過與標(biāo)準(zhǔn)量比較處理后的模擬量轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制數(shù)值表示的離散信號的轉(zhuǎn)化器。所以任何一個模數(shù)轉(zhuǎn)化器都需要一個參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)，比較常見的參考標(biāo)準(zhǔn)為ADC芯片最大的可轉(zhuǎn)換信號大小。

圖 ADC工作原理

ADC分辨率與動態(tài)范圍

ADC分辨率為用于表示模擬輸入信號的位數(shù)。

為了更準(zhǔn)確地復(fù)現(xiàn)模擬信號，須提高分辨率，使用較高分辨率的ADC也降低了量化誤差。但成本就上去了。

動態(tài)范圍(DR)定義為器件本底噪聲至其規(guī)定最大輸出電平之間的范圍，通常用dB表示。

ADC的動態(tài)范圍是指ADC能夠分辨的信號幅值范圍;ADC的分辨率位數(shù)(N)決定ADC的動態(tài)范圍，代表ADC可測量的輸入信號等級范圍，DR可定義為：

將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的電路，稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器(簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC，Analog to Digital Converter)，A/D轉(zhuǎn)換的作用是將時間連續(xù)、幅值也連續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換為時間離散、幅值也離散的數(shù)字信號，因此，A/D轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過取樣、保持、量化及編碼4個過程。在實(shí)際電路中，這些過程有的是合并進(jìn)行的，例如，取樣和保持，量化和編碼往往都是在轉(zhuǎn)換過程中同時實(shí)現(xiàn)的。

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