ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器如何選型？ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換器分類詳解

　　模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分類

　　積分型

　　積分型AD工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間（脈沖寬度信號(hào)）或頻率（脈沖頻率），然后由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器獲得數(shù)字值。

　　逐次比較型

　　逐次比較型AD由一個(gè)比較器和DA轉(zhuǎn)換器通過(guò)逐次比較邏輯構(gòu)成，從MSB開(kāi)始，順序地對(duì)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。

　　并行比較型/串并行比較型

　　并行比較型AD采用多個(gè)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(gè)比較器。

　　串并行比較型

　　Half flash（半快速）型：是由2個(gè)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。

　　三步或多步實(shí)現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的叫做分級(jí)（MulTIstep/Subrangling）型AD，而從轉(zhuǎn)換時(shí)序角度又可稱為流水線（Pipelined）型AD，現(xiàn)代的分級(jí)型AD中還加入了對(duì)多次轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字運(yùn)算而修正特性等功能。

　　Σ-Δ調(diào)制型

　　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(shí)間（脈沖寬度）信號(hào)，用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。

　　壓頻變換型

　　壓頻變換型是通過(guò)間接轉(zhuǎn)換方式實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的。將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率，然后用計(jì)數(shù)器將頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。

　　優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)分析：

模數(shù)轉(zhuǎn)換器的選型

　　我們選型的時(shí)候一般需要考慮以下一些參數(shù)：

　　確定A/D轉(zhuǎn)換器的精度：精度是反映轉(zhuǎn)換器的實(shí)際輸出接近理想輸出的精確程度的物理量。

　　分辯率（ResoluTIon） 指數(shù)字量變化一個(gè)最小量時(shí)模擬信號(hào)的變化量，定義為滿刻度與2n的比值。分辯率又稱精度，通常以數(shù)字信號(hào)的位數(shù)來(lái)表示。

　　量化誤差 （QuanTIzing Error） 由于AD的有限分辯率而引起的誤差，即有限分辯率AD的階梯狀轉(zhuǎn)移特性曲線與無(wú)限分辯率AD（理想AD）的轉(zhuǎn)移特性曲線（直線）之間的最大偏差。通常是1 個(gè)或半個(gè)最小數(shù)字量的模擬變化量，表示為1LSB、1/2LSB。

　　在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，由于存在量化誤差和系統(tǒng)誤差，精度會(huì)有所損失。其中量化誤差對(duì)于精度的影響是可計(jì)算的，它主要決定于A/D轉(zhuǎn)換器件的位數(shù)。

　　一般把8位以下的A/D轉(zhuǎn)換器稱為低分辨率ADC，9~12位稱為中分辨率ADC，13位以上為高分辨率。A/D器件的位數(shù)越高，分辨率越高，量化誤差越小，能達(dá)到的精度越高。

　　選擇A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率

　　轉(zhuǎn) 換速率（Conversion Rate）是指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的AD轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間的倒數(shù)。采樣時(shí)間則是另外一個(gè)概念，是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。為了保證轉(zhuǎn)換的正確完成，采樣速率 （Sample Rate）必須小于或等于轉(zhuǎn)換速率。常用單位是ksps和Msps，表示每秒采樣千/百萬(wàn)次。

　　選擇合適的量程

　　模擬信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍較大，有時(shí)還有可能出現(xiàn)負(fù)電壓。在選擇時(shí)，待測(cè)信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍最好在A/D器件的量程范圍內(nèi)。

　　選擇A/D器件的輸出接口

　　A/D器件接口的種類很多，有并行總線接口的，有SPI、I2C、1-Wire等串行總線接口的。它們?cè)谠砗途壬舷嗤?，但是控制方法和接口電路?huì)有很大差異。

　　選擇A/D器件的通道數(shù)和封裝

　　這與系統(tǒng)有關(guān)，通道數(shù)要滿足整個(gè)采集系統(tǒng)的需要。封裝則決定PCB布板的時(shí)候的大小，而且在高速應(yīng)用的時(shí)候也影響連線的分布參數(shù)。

　　選擇A/D器件溫度范圍

　　這僅僅與一些苛刻的環(huán)境有關(guān)，注意每個(gè)AD有固定的應(yīng)用的溫度范圍。

　　常用的選型表：