AD转换器是什么？快来一路进修一下_暗记_旗子

转换器（converter）是指将一种旗子暗记转换成另一种旗子暗记的装置。
旗子暗记是信息存在的形式或载体。
在自动化仪表设备和自动掌握系统中，常将一种旗子暗记转换成另一种与标准量或参考量比较后的旗子暗记，以便将两类仪表联接起来，因此，转换器常常是两个仪表（或装置）间的中间环节。
那什么是AD转换器呢？下面让我们来一起看看吧！

AD转换便是模数转换，便是把仿照旗子暗记转换成数字旗子暗记。
D/A转换是把数字量转变成仿照的器件，我们下篇文章将会先容数模转换器。

A/D转换器是用来通过一定的电路将仿照量转变为数字量。
仿照量可以是电压、电流等电旗子暗记，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电旗子暗记。
但在A/D转换前，输入到A/D转换器的输入旗子暗记必须经各种传感器把各种物理量转换成电压旗子暗记。

A/D转换的浸染是将韶光连续、幅值也连续的仿照量转换为韶光离散、幅值也离散的数字旗子暗记，因此，A/D转换一样平常要经由取样、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，量化和编码每每都是在转换过程中同时实现的。

AD9280是一款单芯片、8位、32 MSPS模数转换器（ADC），采取单电源供电，内置一个片内采样保持放大器和基准电压源。
它采取多级差分流水线架构，数据速率达32 MSPS，在全体事情温度范围内担保无失落码。

2、AD7541

AD7541A是一款低本钱、高性能12位单芯片乘法数模转换器。
该器件采取前辈的低噪声薄膜CMOS技能制造，并供应标准18引脚DIP和20引脚表贴两种封装。
AD7541A与业界标准器件AD7541在功能和引脚上均相兼容，并且规格和性能都有所改进。
此外，器件设计得到改进，可确保不会发生闩锁，因此无需输出保护肖特基二极管。

3、AD7694

AD7694是一款16位、250 kSPS、电荷再分配、逐次逼近型模数转换器（ADC），采取2.7 V至5.25 V单电源（VDD ）供电。
该器件内置一个极低功耗、高速、16位无失落码采样ADC（B级）、一个内部转换时钟和一个SPI兼容串行接口端口，还集成了一个低噪声、宽带宽、极短孔径延迟的采样保持电路。
在CNV上升沿，AD7694对IN+与IN-之间的仿照输入电压差进行采样，范围从0V至REF。
基准电压（REF）由外部供应，最高可设置为电源电压。

三、A/D转换器利用流程

1、取样和保持 　

取样是将随韶光连续变革的仿照量转换为韶光离散的仿照量。
取样过程示意图如图11.8.1所示。
图（a）为取样电路构造，个中，传输门受取样旗子暗记S(t)掌握，在S(t)的脉宽τ期间，传输门导通，输出旗子暗记vO(t)为输入旗子暗记v1,而在（Ts-τ）期间，传输门关闭，输出旗子暗记vO(t)=0。
电路中各旗子暗记波形如图（b）所示。

图11.8.1 取样电路构造(a)

图11.8.1 取样电路中的旗子暗记波形(b)

通过剖析可以看到，取样旗子暗记S(t)的频率愈高，所取得旗子暗记经低通滤波器后愈能真实地复现输入旗子暗记。
但带来的问题是数据量增大，为担保有得当的取样频率，它必须知足取样定理。

取样定理：设取样旗子暗记S(t)的频率为fs，输入仿照旗子暗记v1(t)的最高频率分量的频率为fimax，则fs与fimax必须知足下面的关系fs≥2fimax，工程上一样平常取fs>(3～5)fimax。

将取样电路每次取得的仿照旗子暗记转换为数字旗子暗记都须要一定韶光，为了给后续的量化编码过程供应一个稳定值，每次取得的仿照旗子暗记必须通过保持电路保持一段韶光。

取样与保持过程每每是通过取样-保持电路同时完成的。
取样-保持电路的事理图及输出波形如图11.8.2所示。

图11.8.2 取样-保持电路事理图

图11.8.2 取样-保持电路波形图

电路由输入放大器A1、输出放大器A2、保持电容CH和开关驱动电路组成。
电路中哀求A1具有很高的输入阻抗，以减少对输入旗子暗记源的影响。
为使保持阶段CH上所存电荷不易泄放，A2也应具有较高输入阻抗，A2还应具有低的输出阻抗，这样可以提高电路的带负载能力。
一样平常还哀求电路中AV1·AV2=1。

现结合图11.8.2来剖析取样-保持电路的事情事理。
在t=t0时，开关S闭合，电容被迅速充电，由于AV1·AV2=1，因此v0=vI，在t0～t1韶光间隔内是取样阶段。
在t=t1时候S断开。
若A2的输入阻抗为无穷大、S为空想开关，这样可认为电容CH没有放电回路，其两端电压保持为v0不变，图11.8.2(b)中t1到t2的平坦段，便是保持阶段。

取样-保持电路以由多种型号的单片集成电路产品。
如双极型工艺的有AD585、AD684；稠浊型工艺的有AD1154、SHC76等。

2、 量化与编码

数字旗子暗记不仅在韶光上是离散的，而且在幅值上也是不连续的。
任何一个数字量的大小只能是某个规定的最小数量单位的整数倍。
为将仿照旗子暗记转换为数字量，在A/D转换过程中，还必须将取样保持电路的输出电压，按某种近似办法归化到相应的离散电平上，这一转化过程称为数值量化，简称量化。

量化后的数值末了还需通过编码过程用一个代码表示出来。
经编码后得到的代码便是A/D转换器输出的数字量。
量化过程中所取最小数量单位称为量化单位，用△表示。
它是数字旗子暗记最低位为1时所对应的仿照量，即1LSB。
在量化过程中，由于取样电压不一定能被△整除，以是量化前后不可避免地存在偏差，此偏差称之为量化偏差，用ε表示。
量化偏差属事理偏差，它是无法肃清的。
A/D 转换器的位数越多，各离散电平之间的差值越小，量化偏差越小。

量化过程常采取两种近似量化办法：只舍不入量化办法和四舍五入的量化办法。

（1）分辨率（Resolution）

指数字量变革一个最小量时仿照旗子暗记的变革量，定义为满刻度与2n的比值。
分辨率又称精度，常日以数字旗子暗记的位数来表示。
定义满刻度于2^n的比值（n为AD器件位数）。
对付5V满刻度，采取8位的AD时，分辨率为5V／256=0.01953V=19.53mv；当采取12位的AD时，分辨率则为5V／4096=0.00122V=0.122mv。
位数越多，分辨率就越高

（2）转换速率（Conversion Rate）

是指完成一次从仿照转换到数字的AD转换所需的韶光的倒数。
积分型AD的转换韶光是毫秒级属低速AD，逐次比较型AD是微秒级属中速AD，全并行／串并行型AD可达到纳秒级。
采样韶光则是其余一个观点，是指两次转换的间隔。
为了担保转换的精确完成，采样速率（Sample Rate）必须小于或即是转换速率。
因此习气年夜将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接管的。
常用单位是Ksps和Msps，表示每秒采样千／百万次（Kilo ／ Million Samples Per Second）。

（3）量化偏差（Quantizing Error）

由于AD的有限分辨率而引起的偏差，即有限分辨率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辨率AD（空想AD）的转移特性曲线（直线）之间的最大偏差。
常日是1个或半个最小数字量的仿照变革量，表示为1LSB、1／2LSB。

（4）偏移偏差（Offset Error）

输人旗子暗记为雷时输出旗子暗记不为零的值，可外接电位器调至最小。

（5）满刻度偏差（Full Scale Error）

满刻度输出时对应的输人旗子暗记与空想输人旗子暗记值之差。

（6）线性度（Lineafity）

实际转换器的转移函数与空想直线的最大偏移，不包括以上3种偏差。

AD的其他指标还有绝对精度（Absolute Accuracy）、相对精度（Relative Accuracy）、微分非线性、单调性和无错码、总谐波失落真（THD，Total Harmonic Distotortion）和积分非线性等。