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ADC,Analog-to-Digital Converter的縮寫(xiě),指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。是指將連續(xù)變量的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)的器件。真實(shí)世界的模擬信號(hào),例如溫度、壓力、聲音或者圖像等,需要轉(zhuǎn)換成更容易儲(chǔ)存、處理和發(fā)射的數(shù)字形式。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能,在各種不同的產(chǎn)品中都可以找到它的身影。
ADC,Analog-to-Digital Converter的縮寫(xiě),指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模數(shù)轉(zhuǎn)換器[1] 。是指將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)的器件。真實(shí)世界的模擬信號(hào),例如溫度、壓力、聲音或者圖像等,需要轉(zhuǎn)換成更容易儲(chǔ)存、處理和發(fā)射的數(shù)字形式。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能,在各種不同的產(chǎn)品中都可以找到它的身影。
與之相對(duì)應(yīng)的DAC,Digital-to-Analog Converter,它是ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換的逆向過(guò)程。
ADC最早用于對(duì)無(wú)線(xiàn)信號(hào)向數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換。如電視信號(hào),長(zhǎng)短播電臺(tái)發(fā)接收等。
ADC,Analog-to-Digital Converter的縮寫(xiě),指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模數(shù)轉(zhuǎn)換器[1] 。是指將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)的器件。真實(shí)世界的模擬信號(hào),例如溫度、壓力、聲音或者圖像等,需要轉(zhuǎn)換成更容易儲(chǔ)存、處理和發(fā)射的數(shù)字形式。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能,在各種不同的產(chǎn)品中都可以找到它的身影。
與之相對(duì)應(yīng)的DAC,Digital-to-Analog Converter,它是ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換的逆向過(guò)程。
ADC最早用于對(duì)無(wú)線(xiàn)信號(hào)向數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換。如電視信號(hào),長(zhǎng)短播電臺(tái)發(fā)接收等。
速度和精度
模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的速度根據(jù)其種類(lèi)有較大的差異。威爾金森模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器受到其時(shí)鐘率的限制。頻率超過(guò)300兆赫茲已經(jīng)成為可能。轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間直接與通道的數(shù)量成比例。對(duì)于一個(gè)逐次逼近(successive-approximation)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器,其轉(zhuǎn)換時(shí)間與通道數(shù)量的對(duì)數(shù)成比例。這樣,大量通道可以使逐次逼近轉(zhuǎn)換器比威爾金森轉(zhuǎn)換器快。然而,威爾金斯轉(zhuǎn)換器小號(hào)的時(shí)間是數(shù)字的,而逐次逼近轉(zhuǎn)換器是模擬的。由于模擬的自身就比數(shù)字的更慢,當(dāng)通道數(shù)量增加,所需的時(shí)間也增加。這樣,其在工作時(shí)具有相互競(jìng)爭(zhēng)的過(guò)程。Flash模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器是這三種里面最快的一種,轉(zhuǎn)換基本是以一個(gè)單獨(dú)平行的過(guò)程。對(duì)于一個(gè)8位單元,轉(zhuǎn)換可以在十幾個(gè)納秒的時(shí)間內(nèi)完成。
人們期望在速度和精確度之間達(dá)到一個(gè)最佳平衡。Flash模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器具有與比較器水平的漂移和不確定性,這將導(dǎo)致通道寬度的不均一性。結(jié)果是Flash模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的線(xiàn)性不佳。對(duì)于逐次逼近模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器,糟糕的線(xiàn)性也很明顯,不過(guò)這還是比Flash模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器好一點(diǎn)。這里,非線(xiàn)性是源于減法過(guò)程的誤差積累。在這一點(diǎn)上,威爾金森轉(zhuǎn)換器是表現(xiàn)最好的。它們擁有最好的微分非線(xiàn)性。其他種類(lèi)的轉(zhuǎn)換器則要求通道平滑,以達(dá)到像威爾金森轉(zhuǎn)換器的水平。
數(shù)字輸出選擇
1.高端儀表促進(jìn)了更快的ADC速度和更多的通道數(shù)與密度,設(shè)計(jì)者必須評(píng)估轉(zhuǎn)換器的輸出格式,以及基本的轉(zhuǎn)換性能。
2.主要的輸出選項(xiàng)是CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)、LVDS(低壓差分信令),以及CML(電流模式邏輯)。
3.要考慮的問(wèn)題包括:功耗、瞬變、數(shù)據(jù)與時(shí)鐘的變形,以及對(duì)噪聲的抑制能力。
4.對(duì)于布局的考慮也是轉(zhuǎn)換輸出選擇中的一個(gè)方面,尤其當(dāng)采用LVDS技術(shù)時(shí)。
當(dāng)設(shè)計(jì)者有多種ADC選擇時(shí),他們必須考慮采用哪種類(lèi)型的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸出:CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)、LVDS(低壓差分信令),還是CML(電流模式邏輯)。ADC中所采用的每種數(shù)字輸出類(lèi)型都各有優(yōu)缺點(diǎn),設(shè)計(jì)者應(yīng)結(jié)合自己的應(yīng)用來(lái)考慮。這些因素取決于ADC的采樣速率與分辨率、輸出數(shù)據(jù)速率,以及系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功率要求,等等。
ADC原理
下面我們以逐次逼近ADC為例介紹一下其原理。逐次逼近ADC的工作原理是它首先得到最高的有效位,然后是第二個(gè)最高有效位,直到得到最后一個(gè)。ADCV08832是一個(gè)低功耗版本的器件,它的操作電壓較低。
對(duì)于任何逐次逼近ADC,都有5個(gè)組成部分:第一部分是DAC,其中含有一個(gè)算術(shù)邏輯測(cè)試單元,會(huì)比較DAC的輸出和模擬信號(hào)的輸入,直到兩者接近;第二部分是輸出寄存器;第三部分是比較器,逐次逼近ADC僅含有一個(gè)比較器,所以功耗和管芯尺寸都比較小;第四部分是邏輯電路;第五部分是時(shí)鐘。
逐次逼近型ADC在逐次逼近的方法上分為兩種,以3比特采樣為例,它首先將基準(zhǔn)電壓分為7個(gè)比較電壓,使輸入信號(hào)同時(shí)與這7個(gè)電壓進(jìn)行比較,最接近的比較電壓是表示數(shù)值;第二種是將輸入電壓逐次接近電壓的二分之一、四分之一、八分之一等,順序產(chǎn)生比較后的數(shù)字信號(hào)。
ADC應(yīng)用
音樂(lè)錄制
模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器對(duì)于目前的音樂(lè)復(fù)制技術(shù)至關(guān)重要。由于大多數(shù)音樂(lè)都在計(jì)算機(jī)上制作,當(dāng)模擬信號(hào)被錄制,就需要一個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器來(lái)創(chuàng)建脈沖編碼調(diào)制(PCM)數(shù)據(jù)流,并可以以數(shù)字音樂(lè)格式刻錄在CD上。
信號(hào)處理
在模擬信號(hào)需要以數(shù)字形式處理、存儲(chǔ)或傳輸時(shí),模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器幾乎必不可少。例如,快速視頻模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器在電視調(diào)諧卡中得到了應(yīng)用。8,10,12或16位的慢速在片(On-chip)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器在單片機(jī)里十分普遍。
#參考設(shè)計(jì)#采用低功耗、精密、24位、Σ-Δ型ADC的隔離式4 mA至20 mA/壓力工業(yè)變送器
1所示的電路是一個(gè)隔離式智能工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)儀表,可連接多種類(lèi)型的模擬傳感器,如溫度傳感器(Pt100、Pt1000和熱電偶)或橋式壓力傳感器。儀器通過(guò)4 mA...
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