内容发布更新时间 : 2024/9/20 9:32:55星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

3.2模数转换器(ADC) 参数及其电路形式

模数转换器(Analog-to-Digital Converter)简称ADC，它是一种将模拟信号转换成相应的数字信号的装置或器件。模拟信号是指那些在时间上和数值上都是连续变化的信号。自然界中各种物理量，如声、光、力、热等，在时间上和量的大小上也都是连续变化的。这些物理量经过传感器可以被变换成电信号，以便用电子技术手段来处理。而大多数传感器变换得到的电压、电流信号仍然是连续的。显然，这种连续变化的电压、电流信号属于模拟信号。模拟信号需要用模拟仪表指示，用模拟电路进行信号加工、用模拟计算机进行处理。而模拟系统对外界电磁干扰、环境温度的变化、电子元器件的参数变化都是比较敏感的，因此一个高质量的模拟系统是非常昂贵的。

高速ADC的速度已达1GHz以上，高精度ADC的分辨率已达24位；高速DAC的速度也高达500MHz，高精度DAC的分辨率己达18位。这样的指标已可以满足绝大多数电子设备对器件的要求，包括某些特殊应用场合的要求。

模数转换过程

任何ADC都包括三个基本功能：采样、量化和编码。①采样过程将模拟信号在时间上离散化，使之成为抽样信号；②量化将抽样信号的幅度离散化使之成为数字信号；③编码则将数字信号最终表示成数字系统所能接受的的形式。如何实现这三个功能就决定了ADC的形式和性能。

采样定理规定：采样频率应最少大于输入信号中最高频谱分量的两倍。下图是采样过程：

下图是3位采样值的量化过程：

静态特性指标

ADC的静态特性是指它的实际量化特性。理想ADC(没有电路误差)的量化特性仅由它的量化方式、输出数字的位数和码制决定的。但实际ADC上存在着各种误差：①失调误差、②增益误差，③积分非线性、④微分非线性误差和⑤温度、时间和电源变化所引起的误差漂移 等。 动态特性指标

ADC的动态特性主要由转换时间 和 速率 两个相关的技术指标来描述。

一.常用术语和主要技术指标 1.位(Bit)，字节(Byte)，字(Word)

2.最低有效位 Least Significant Bit(LSB) 最高有效位 Most Significant Bit(MSB)

3.分辨率(Resolution)

分辨率指模数转换器在转换中所能分辨的最小量。两种表示方法。①习惯上用转换结果的位数表示。例如，称12位ADC具有12位分辨率。②分辨率有时也用最低有效位LSB的量化步长表示。例如，把12位ADC的分辨率说成1/2或1／4096。

4.输入信号的单极性方式(Unipolar Mode)、双极性方式(Bipolar Mode) 输出数字量的编码方式

①当ADC的模拟输入电压只允许为正电压或只允许为负电压，即为单极性方式，转换结果简单地用无符号的二进制数表示。

例如：当摸拟输入信号为单极性时(如：0V～＋10V)，八位ADC的数字输出采用无符号数表示，即:0000,0000B对应0V；1111,1111B对应＋10V。

②当ADC的模拟输入电压既可为正电压，也可为负电压时，即为双极性方式，转换结果有多种表示方式。下面以：输入－10V～＋10V的双极性信号的8位ADC的转换输出码（三种）为例加以说明：

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