模擬工程師必知必會(huì)：帶你全方位學(xué)習(xí)模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)

混跡模擬領(lǐng)域，模擬工程師不懂模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)那怎么行?在電子領(lǐng)域中模擬技術(shù)是被公認(rèn)的最難的技術(shù)，眾多資深的模擬工程師無一不是從百上千次的實(shí)踐中不斷學(xué)習(xí)，不斷摸索。但是作為初級(jí)的模擬工程師呢?如何能夠快速的上手并在模擬技術(shù)領(lǐng)域快速的成長呢?本文針對(duì)模擬工程師的必備知識(shí)-模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)進(jìn)行了知識(shí)整理與講解。

什么是ADC,ADC是什么意思

adc: Analog-to-Digital Converter的縮寫,意思是模/數(shù)轉(zhuǎn)換器。實(shí)現(xiàn)把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量的設(shè)備稱為模—數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器，簡稱ADC

ADC(A/D轉(zhuǎn)換器)

在ADC轉(zhuǎn)換器中，一般經(jīng)過采樣、保持、量化和編碼這四個(gè)步驟來完成從模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換。

(1)采樣與保持

(2)量化與編碼

數(shù)字信號(hào)最低有效位的1即1LSB所代表的數(shù)量就是這個(gè)最小數(shù)量單位，稱為量化單位，用Δ表示。

將采樣輸出電壓用最小單位的整數(shù)倍來表示，這個(gè)過程就叫量化。

將量化的結(jié)果用代碼表示出來的過程就稱為編碼。編碼輸出的結(jié)果就是A/D轉(zhuǎn)換器的輸出。

A/D轉(zhuǎn)換電路方式

模—數(shù)轉(zhuǎn)換器根據(jù)其工作原理大致分為并行式和并/串式A/D、逐次逼近式、雙積分式和計(jì)數(shù)比較式A/D等幾種形式。

逐次逼近式A/D由電壓比較器、D/A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄存器(SAR)和控制邏輯等組成。

ADC0808/0809

IN0～I(xiàn)N7：模擬量輸入腳;

ADDA、ADDB、ADDC：通道地址輸入端。

CLOCK：時(shí)鐘輸入端。

ALE：地址鎖存允許端。

START：啟動(dòng)脈沖輸入端。

EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)端。

OE：允許輸出端。

D7～D0引腳：轉(zhuǎn)換所得8位數(shù)據(jù)在這8個(gè)管腳上輸出，D7是最高位，D0是最低位。

UCC：電源正極輸入端，接+5 V。

GND：地端，電源負(fù)極接至該端。

UREF(+)和UREF(-)：分別為基準(zhǔn)電壓UREF的高電平端和低電平端。

ADC的主要技術(shù)參數(shù)

(1)分辨率

A/D的分辨率是使A/D輸出數(shù)字量最低位變化1所對(duì)應(yīng)的輸入模擬電壓變化的大小值。分辨率也用輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)來表示，如8位A/D的分辨率就是8，位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換精度也越高。

(2)量化誤差

用數(shù)字量近似表示模擬量的過程稱為量化。A/D轉(zhuǎn)換一般是按四舍五入原則進(jìn)行的，由此產(chǎn)生的誤差稱為量化誤差，量化誤差小于等于1LSB。

(3)精度

精度分為絕對(duì)精度和相對(duì)精度。

在一個(gè)A/D中，任何數(shù)碼所對(duì)應(yīng)的實(shí)際模擬電壓與其理想的電壓之差并不是一個(gè)常數(shù)，把差值中的最大值定義為該A/D的絕對(duì)精度;而相對(duì)精度則定義為這個(gè)最大差值與滿刻度模擬電壓的百分?jǐn)?shù)，或者用二進(jìn)制分?jǐn)?shù)來表示相對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。

(4)轉(zhuǎn)換時(shí)間

轉(zhuǎn)換時(shí)間是完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間，這是指從啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換器開始到獲得相應(yīng)數(shù)據(jù)所需要的總時(shí)間。