AD轉(zhuǎn)換中參考電壓的作用

　　AD轉(zhuǎn)換

　　AD轉(zhuǎn)換就是模數(shù)轉(zhuǎn)換。顧名思義，就是把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。主要包括積分型、逐次逼近型、并行比較型/串并行型、Σ-Δ調(diào)制型、電容陣列逐次比較型及壓頻變換型。

　　A/D轉(zhuǎn)換器是用來通過一定的電路將模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量。模擬量可以是電壓、電流等電信號，也可以是壓力、溫度、濕度、位移、聲音等非電信號。但在A/D轉(zhuǎn)換前，輸入到A/D轉(zhuǎn)換器的輸入信號必須經(jīng)各種傳感器把各種物理量轉(zhuǎn)換成電壓信號。

　　原理

　　A/D轉(zhuǎn)換后，輸出的數(shù)字信號可以有8位、10位、12位、14位和16位等。A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理主要介紹以下三種方法：逐次逼近法雙積分法電壓頻率轉(zhuǎn)換法 A/D轉(zhuǎn)換四步驟：采樣、保持、量化、編碼。

　　AD轉(zhuǎn)換分類

　　1）積分型（如TLC7135）

　　積分型AD工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間（脈沖寬度信號）或頻率（脈沖頻率），然后由定時器/計數(shù)器獲得數(shù)字值。其優(yōu)點(diǎn)是用簡單電路就能獲得高分辨率， 但缺點(diǎn)是由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時間，因此轉(zhuǎn)換速率極低。初期的單片AD轉(zhuǎn)換器大多采用積分型，現(xiàn)在逐次比較型已逐步成為主流。

　　2）逐次比較型（如TLC0831）

　　逐次比較型AD由一個比較器和DA轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成，從MSB開始，順序地對每一位將輸入電壓與內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較，經(jīng)n次比較而輸出 數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點(diǎn)是速度較高、功耗低，在低分辯率（《12位）時價格便宜，但高精度（》12位）時價格很高。

　　3）并行比較型/串并行比較型（如TLC5510）

　　并行比較型AD采用多個比較器，僅作一次比較而實(shí)行轉(zhuǎn)換，又稱FLash（快速）型。由于轉(zhuǎn)換速率極高，n位的轉(zhuǎn)換需要2n-1個比較器，因此電路規(guī)模也極大，價格也高，只適用于視頻AD轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領(lǐng)域。

　　串并行比較型AD結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間，最典型的是由2個n/2位的并行型AD轉(zhuǎn)換器配合DA轉(zhuǎn)換器組成，用兩次比較實(shí)行轉(zhuǎn)換，所以稱為 Half flash（半快速）型。還有分成三步或多步實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的叫做分級（Multistep/Subrangling）型AD，而從轉(zhuǎn)換時序角度 又可稱為流水線（Pipelined）型AD，現(xiàn)代的分級型AD中還加入了對多次轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字運(yùn)算而修正特性等功能。這類AD速度比逐次比較型高，電路 規(guī)模比并行型小。

　　4）Σ-Δ（Sigma？/FONT》delta）調(diào)制型（如AD7705）

　　Σ-Δ型AD由積分器、比較器、1位DA轉(zhuǎn)換器和數(shù)字濾波器等組成。原理上近似于積分型，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間（脈沖寬度）信號，用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。電路的數(shù)字部分基本上容易單片化，因此容易做到高分辨率。主要用于音頻和測量。

　　5）電容陣列逐次比較型

　　電容陣列逐次比較型AD在內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器中采用電容矩陣方式，也可稱為電荷再分配型。一般的電阻陣列DA轉(zhuǎn)換器中多數(shù)電阻的值必須一致，在單芯片上生成高 精度的電阻并不容易。如果用電容陣列取代電阻陣列，可以用低廉成本制成高精度單片AD轉(zhuǎn)換器。最近的逐次比較型AD轉(zhuǎn)換器大多為電容陣列式的。

　　6）壓頻變換型（如AD650）

　　壓頻變換型（Voltage-Frequency Converter）是通過間接轉(zhuǎn)換方式實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的。其原理是首先將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成頻率，然后用計數(shù)器將頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。從理論上講這種AD的分辨率幾乎可以無限增加，只要采樣的時間能夠滿足輸出頻率分辨率要求的累積脈沖個數(shù)的寬度。其優(yōu)點(diǎn)是分辯率高、功耗低、價格低，但是需要外部計數(shù)電路共同完成AD轉(zhuǎn)換。

　　AD轉(zhuǎn)換中參考電壓的作用

　　參考電壓是這個樣子的，假如你選擇的參考電壓是5v，你的ad是12位的，那么當(dāng)你的輸入電壓是5v的時候你的單片機(jī)的顯示應(yīng)該是4095 ，如果是0v的輸入那單片機(jī)里面的值就是0 ，中間點(diǎn)的值成線性關(guān)系，就是說假如你的輸入是m，那單片機(jī)單片機(jī)的值就是4096*m/5，這樣反過來你知道了單片機(jī)的值就可以算出你的輸入是多少了！

　　還有在信號地和模擬地之間加上一個電感是為了去干擾，就像在vcc和GND之間用電容一樣。

　　ad轉(zhuǎn)換時的參考電壓是內(nèi)部T行網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)電壓，參考電壓可以認(rèn)為是你的最高上限電壓（不超過電源電壓），當(dāng)信號電壓較低時，可以降低參考電壓來提高分辨率。改變參考電壓后，同樣二進(jìn)制表示的電壓值就會不一樣，最大的二進(jìn)制（全1）表示的就是你的參考電壓，在計算實(shí)際電壓時，就需要將參考電壓考慮進(jìn)去。參考電壓的穩(wěn)定性對你的系統(tǒng)性能有很大的影響。