数字测量基础知识-第13章“AD转换器基础知识”

这一次，我们将讨论A/D转换器的基础知识。教程内容，但请与我们联系。

用于将模拟信号转换为数字信号的A/D转换器
是数字仪器中非常重要的设备。采样频率和分辨率是决定A/D转换器性能的主要因素。采样频率确定可以输入的模拟信号的最大频率
频带，分辨率表示可以
重现输入模拟信号的最小
的能力，并取决于数字数据的位数。

通常，将模拟输入电压转换为离散数字值称为量化，并且
的细分取决于二进制 (二进制) 位数。例如，位
数为8表示输入电压分为256 (=2的8次方) 。

根据采样频率 (转换速率) 和位数，数字仪器中使用的主要
A/D转换器可分为以下几类:。

作为低速用A/D的代表性方式的双重积分方式是指，通过图1所示的结构，将输入电压
Vin在一定时间 (mΔt;m为固定值) 进行积分后，以该积分后的电压值为基
在准电压VRef下再次积分至0V (放电)，用计数器计算该时间
。如果这个计数值是n的话;

,可以获得与输入电压Vin成比例的数字值n。

本方式;

1. 不受组件 (如R或C) 变化的影响
2. 不受时钟脉冲的长期波动影响
3. 由于输入电压积分，因此可以消除重叠噪声

等特点，能够以低廉的价格制作高精度的A/D转换器，因此可作为数字面板制造商使用。
广泛用于ta等。

逐次逼近型A/D转换器的结构如图2所示，传统上被广泛用于测量控制
。该方法正如其名，将输入电压暂时决定的数字值转换为D/A
，将其模拟值从高位开始依次比较，确定各位是1还是0
，通过最低位的比较结束转换。因此，本方式原理上转换需要
时间，其间输入电压必须恒定，因此前一段采样保持电路
不可或缺。

本方式;

1. 原理简单，相对快速，分辨率高
2. 即使使用微型计算机也可以轻松配置
3. 容易依赖部件 (尤其是D/A转换器) 的变化

等特征，现在也被广泛使用。

ΔΣ调制型A/D转换器是近年来日本开发的方式(图3显示了配置)，是最近的D/D转换器中的一种。
它广泛用于数字音频领域 (即1位音频) 。

本方式的一大特点是采用了过采样技术和噪声整形技术，在实际操作中
要使用的频带 (所谓的奈奎斯特频率，即图3中的采样频率fs的1/2的频带)
) 中被调用，将出现故障。图3是主要的，但更多
段从属连接有时特别称为MASH (Multi Stage Noise Shaping,多级噪声整形) 。
此外，由于模拟电路系统在本方法中非常简单，因此易于实现单芯片化。
由于本方法如上所述采用过采样技术，采样时钟是实际采样频率fs的k倍(例如64或128)，输出频率为k fs的1位数据序列，该数据序列通过数字滤波器 (FIR等)，然后间隔为1/k,最终以采样频率fs获得N位数字数据。
本方式的另一大特征是数字化的采样频率kfs在实际分析中
远高于您想要的带宽 (1/2fs)，因此请勿折叠过滤器 (抗锯齿
SingFilter) 与逐次比较型相比，可以使用更简单的低通滤波器。
的双曲余切值。
这样，ΔΣ调制型与以往的逐次比较型相比，具有很多优点，因此可以测量。
在器皿领域也被大量取代。
ΔΣ调制型的最大缺点是内部包含数字滤波器，输出的等待时间较长。
听。因此，不适用于要求快速响应的控制系统。此外，多
与逐次逼近型相比，它还可以用于将通道时间分割成一个A/D转换器。
不太适合。

并行比较A/D转换器如图4所示，在N位A/D转换器中，(2N-1)
个比较器将基准电压与电阻分割后的电压值进行比较，并将结果编码
以获得N位数字数据。也就是说，通过用力变换的方法，可以高速瞬间变换为非常
，因此不需要采样保持电路，但是如果要提高位数
，电路规模就会变大，现实中很难实现。

A/D转换器将模拟时间信号以某种分辨率进行量化，因此原理上是量。
子化误差是不可避免的。现在，输入电压的满刻度值为FS (V)，位数为N位
因此，最小的分解电压值q (这称为1LSB, q=1LSB);

;按钮，将选定控件在Tab键次序中下移一个位置。将图5中的量化误差看作时间函数e (t) 并计算e (t) 的有效值。

按钮，将选定控件在Tab键次序中下移一个位置。然后，如果输入信号是振幅等于FS的正弦波，则其有效值为/22FS,因此SN比 (SNR) 为;

例如，输入电压为全标度的正弦波到16位A/D转换器时，
理想的信噪比约为98dB,但实际上，由于以下原因，
变小是正常的。

1. A/D的非线性误差、偏移误差、增益误差等。
2. 由于实际信号的置信系数通常小于正弦波，因此SN比也小于上述。

在实际的FFT分析器等测量仪器中，SN比和动态范围等规格
不仅是A/D转换器的性能，模拟部分的自噪声和数字化后的运算精度
度也有很大影响。那些综合能力就是规格。

(摘自2008年10月23日发行的电子邮件杂志)