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ADC模数转换器如何选型?ADC模数转换器分类详解

字号+ 作者:蜘蛛侠 来源:网络整理 2018-05-13 02:33 我要评论( )

ADC模数转换器如何选型?ADC模数转换器分类详解

ADC模数转换器如何选型?ADC模数转换器分类详解

ADC模数转换器如何选型?ADC模数转换器分类详解

  模数转换器的分类

  积分型

本文引用地址:

  积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率),然后由定时器/计数器获得数字值。

  

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  逐次比较型

  逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成,从MSB开始,顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较,经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。

  

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  并行比较型/串并行比较型

  并行比较型AD采用多个比较器,仅作一次比较而实行转换,又称FLash(快速)型。由于转换速率极高,n位的转换需要2n-1个比较器。

  

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  串并行比较型

  Half flash(半快速)型:是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成,用两次比较实行转换。

  

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  三步或多步实现AD转换的叫做分级(MulTIstep/Subrangling)型AD,而从转换时序角度又可称为流水线(Pipelined)型AD,现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。

  

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  Σ-Δ调制型

  Σ-Δ型AD由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组成。原理上近似于积分型,将输入电压转换成时间(脉冲宽度)信号,用数字滤波器处理后得到数字值。

  

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  压频变换型

  压频变换型是通过间接转换方式实现模数转换的。将输入的模拟信号转换成频率,然后用计数器将频率转换成数字量。

  

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  优点缺点分析:

  

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模数转换器的选型

  我们选型的时候一般需要考虑以下一些参数:

  确定A/D转换器的精度:精度是反映转换器的实际输出接近理想输出的精确程度的物理量。

  分辩率(ResoluTIon) 指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量,定义为满刻度与2n的比值。分辩率又称精度,通常以数字信号的位数来表示。

  量化误差 (QuanTIzing Error) 由于AD的有限分辩率而引起的误差,即有限分辩率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD(理想AD)的转移特性曲线(直线)之间的最大偏差。通常是1 个或半个最小数字量的模拟变化量,表示为1LSB、1/2LSB。

  在转化过程中,由于存在量化误差和系统误差,精度会有所损失。其中量化误差对于精度的影响是可计算的,它主要决定于A/D转换器件的位数。

  

ADC模数转换器如何选型?ADC模数转换器分类详解

  一般把8位以下的A/D转换器称为低分辨率ADC,9~12位称为中分辨率ADC,13位以上为高分辨率。A/D器件的位数越高,分辨率越高,量化误差越小,能达到的精度越高。

  选择A/D转换器的转换速率

  转 换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。采样时间则是另外一个概念,是指两次转换的间隔。为了保证转换的正确完成,采样速率 (Sample Rate)必须小于或等于转换速率。常用单位是ksps和Msps,表示每秒采样千/百万次。

  选择合适的量程

  模拟信号的动态范围较大,有时还有可能出现负电压。在选择时,待测信号的动态范围最好在A/D器件的量程范围内。

  选择A/D器件的输出接口

  A/D器件接口的种类很多,有并行总线接口的,有SPI、I2C、1-Wire等串行总线接口的。它们在原理和精度上相同,但是控制方法和接口电路会有很大差异。

  选择A/D器件的通道数和封装

  这与系统有关,通道数要满足整个采集系统的需要。封装则决定PCB布板的时候的大小,而且在高速应用的时候也影响连线的分布参数。

  选择A/D器件温度范围

  这仅仅与一些苛刻的环境有关,注意每个AD有固定的应用的温度范围。

  常用的选型表:

  

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