模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的基本原理

　　模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，一般分為四個(gè)步驟進(jìn)行，即取樣、保持、量化和編碼。前兩個(gè)步驟在取樣-保持電路中完成，后兩步驟則在ADC中完成。

　　常用的ADC有積分型、逐次逼近型、并行比較型/串并行型、Σ -Δ調(diào)制型、電容陣列逐次比較型及壓頻變換型。下面簡(jiǎn)要介紹常用的幾種類型的基本原理及特點(diǎn)：

　　1 積分型（如TLC7135） 。積分型ADC工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間或頻率，然后由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器獲得數(shù)字值。其優(yōu)點(diǎn)是用簡(jiǎn)單電路就能獲得高分辨率，但缺點(diǎn)是由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時(shí)間，因此轉(zhuǎn)換速率極低。初期的單片ADC大多采用積分型，現(xiàn)在逐次比較型已逐步成為主流。雙積分是一種常用的AD 轉(zhuǎn)換技術(shù)，具有精度高，抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但高精度的雙積分AD芯片，價(jià)格較貴，增加了單片機(jī)系統(tǒng)的成本。

　　2 逐次逼近型（如TLC0831） 。逐次逼近型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。其優(yōu)點(diǎn)是速度較高、功耗低，在低分辨率（ 《 12位）時(shí)價(jià)格便宜，但高精度（ 》 12位）時(shí)價(jià)格很高。

　　3 并行比較型/串并行比較型（如TLC5510） 。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，因此電路規(guī)模也極大，價(jià)格也高，只適用于視頻AD 轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領(lǐng)域。串并行比較型AD結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間，最典型的是由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，所以稱為Halfflash型?！?/p>

　　4 Σ-Δ調(diào)制型（如AD7701） 。Σ- Δ型ADC以很低的采樣分辨率（ 1位）和很高的采樣速率將模擬信號(hào)數(shù)字化，通過(guò)使用過(guò)采樣、噪聲整形和數(shù)字濾波等方法增加有效分辨率，然后對(duì)ADC輸出進(jìn)行采樣抽取處理以降低有效采樣速率。Σ-Δ型ADC的電路結(jié)構(gòu)是由非常簡(jiǎn)單的模擬電路和十分復(fù)雜的數(shù)字信號(hào)處理電路構(gòu)成。