模數轉換器(ADC)的基本原理模擬訊號轉換為數字訊號,一般分為四個步驟進行,即取樣、保持、量化和編碼。前兩個步驟在取樣-保持電路中完成,後兩步驟則在ADC中完成。常用的ADC有積分型、逐次逼近型、並行比較型/串並行型、Σ -Δ調製型、電容陣列逐次比較型及壓頻變換型。下面簡要介紹常用的幾種型別的基本原理及特點:
1 積分型(如TLC7135) 。積分型ADC工作原理是將輸入電壓轉換成時間或頻率,然後由定時器/計數器獲得數字值。其優點是用簡單電路就能獲得高解析度,但缺點是由於轉換精度依賴於積分時間,因此轉換速率極低。初期的單片ADC大多采用積分型,現在逐次比較型已逐步成為主流。雙積分是一種常用的AD 轉換技術,具有精度高,抗干擾能力強等優點。但高精度的雙積分AD晶片,價格較貴,增加了微控制器系統的成本。
2 逐次逼近型(如TLC0831) 。逐次逼近型AD由一個比較器和DA轉換器透過逐次比較邏輯構成,從MSB開始,順序地對每一位將輸入電壓與內建DA轉換器輸出進行比較,經n次比較而輸出數字值。其電路規模屬於中等。其優點是速度較高、功耗低,在低解析度( < 12位)時價格便宜,但高精度( > 12位)時價格很高。
3 並行比較型/串並行比較型(如TLC5510) 。並行比較型AD採用多個比較器,僅作一次比較而實行轉換,又稱FLash型。由於轉換速率極高, n位的轉換需要2n - 1個比較器,因此電路規模也極大,價格也高,只適用於影片AD 轉換器等速度特別高的領域。串並行比較型AD結構上介於並行型和逐次比較型之間,最典型的是由2個n /2位的並行型AD轉換器配合DA轉換器組成,用兩次比較實行轉換,所以稱為Halfflash型。
4 Σ-Δ調製型(如AD7701) 。Σ- Δ型ADC以很低的取樣解析度( 1位)和很高的取樣速率將模擬訊號數字化,透過使用過取樣、噪聲整形和數字濾波等方法增加有效解析度,然後對ADC輸出進行取樣抽取處理以降低有效取樣速率。Σ-Δ型ADC的電路結構是由非常簡單的類比電路和十分複雜的數字訊號處理電路構成。
模數轉換器(ADC)的基本原理模擬訊號轉換為數字訊號,一般分為四個步驟進行,即取樣、保持、量化和編碼。前兩個步驟在取樣-保持電路中完成,後兩步驟則在ADC中完成。常用的ADC有積分型、逐次逼近型、並行比較型/串並行型、Σ -Δ調製型、電容陣列逐次比較型及壓頻變換型。下面簡要介紹常用的幾種型別的基本原理及特點:
1 積分型(如TLC7135) 。積分型ADC工作原理是將輸入電壓轉換成時間或頻率,然後由定時器/計數器獲得數字值。其優點是用簡單電路就能獲得高解析度,但缺點是由於轉換精度依賴於積分時間,因此轉換速率極低。初期的單片ADC大多采用積分型,現在逐次比較型已逐步成為主流。雙積分是一種常用的AD 轉換技術,具有精度高,抗干擾能力強等優點。但高精度的雙積分AD晶片,價格較貴,增加了微控制器系統的成本。
2 逐次逼近型(如TLC0831) 。逐次逼近型AD由一個比較器和DA轉換器透過逐次比較邏輯構成,從MSB開始,順序地對每一位將輸入電壓與內建DA轉換器輸出進行比較,經n次比較而輸出數字值。其電路規模屬於中等。其優點是速度較高、功耗低,在低解析度( < 12位)時價格便宜,但高精度( > 12位)時價格很高。
3 並行比較型/串並行比較型(如TLC5510) 。並行比較型AD採用多個比較器,僅作一次比較而實行轉換,又稱FLash型。由於轉換速率極高, n位的轉換需要2n - 1個比較器,因此電路規模也極大,價格也高,只適用於影片AD 轉換器等速度特別高的領域。串並行比較型AD結構上介於並行型和逐次比較型之間,最典型的是由2個n /2位的並行型AD轉換器配合DA轉換器組成,用兩次比較實行轉換,所以稱為Halfflash型。
4 Σ-Δ調製型(如AD7701) 。Σ- Δ型ADC以很低的取樣解析度( 1位)和很高的取樣速率將模擬訊號數字化,透過使用過取樣、噪聲整形和數字濾波等方法增加有效解析度,然後對ADC輸出進行取樣抽取處理以降低有效取樣速率。Σ-Δ型ADC的電路結構是由非常簡單的類比電路和十分複雜的數字訊號處理電路構成。