模数转换器是什么?

2020-12-16 09:40:00
专猎驾驶员
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模数转换器 一般指模拟数字转换器。

将模拟信号转换成数字信号的电路,称为模数转换器(简称A/D转换器或ADC,Analog to Digital Converter),A/D转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟信号转换为时间离散、幅值也离散的数字信号,因此,A/D转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。在实际电路中,这些过程有的是合并进行的,例如,取样和保持,量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。

这种转换器的基本原理是把输入的模拟信号按规定的时间间隔采样,并与一系列标准的数字信号相比较,数字信号逐次收敛,直至两种信号相等为止。然后显示出代表此信号的二进制数,模拟数字转换器有很多种,如直接的、间接的、高速高精度的、超高速的等。每种又有许多形式。同模拟数字转换器功能相反的称为"数字模拟转换器",亦称"译码器",它是把数字量转换成连续变化的模拟量的装置,也有许多种和许多形式。

模数转换器的种类很多,按工作原理的不同,可分成间接ADC和直接ADC。

间接ADC是先将输入模拟电压转换成时间或频率,然后再把这些中间量转换成数字量,常用的有中间量是时间的双积分型ADC。

并联比较型ADC:由于并联比较型ADC采用各量级同时并行比较,各位输出码也是同时并行产生,所以转换速度快是它的突出优点,同时转换速度与输出码位的多少无关。并联比较型ADC的缺点是成本高、功耗大。因为n位输出的ADC,需要2n个电阻,(2n-1)个比较器和D触发器,以及复杂的编码网络,其元件数量随位数的增加,以几何级数上升。所以这种ADC适用于要求高速、低分辩率的场合。

逐次逼近型ADC:逐次逼近型ADC是另一种直接ADC,它也产生一系列比较电压VR,但与并联比较型ADC不同,它是逐个产生比较电压,逐次与输入电压分别比较,以逐渐逼近的方式进行模数转换的。逐次逼近型ADC每次转换都要逐位比较,需要(n+1)个节拍脉冲才能完成,所以它比并联比较型ADC的转换速度慢,比双分积型ADC要快得多,属于中速ADC器件。另外位数多时,它需用的元器件比并联比较型少得多,所以它是集成ADC中,应用较广的一种。

双积分型ADC:属于间接型ADC,它先对输入采样电压和基准电压进行两次积分,以获得与采样电压平均值成正比的时间间隔,同时在这个时间间隔内,用计数器对标准时钟脉冲(CP)计数,计数器输出的计数结果就是对应的数字量。双积分型ADC优点是抗干扰能力强;稳定性好;可实现高精度模数转换。主要缺点是转换速度低,因此这种转换器大多应用于要求精度较高而转换速度要求不高的仪器仪表中,例如用于多位高精度数字直流电压表中。

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