ADC分類及特點介紹
在儀器儀表系統(tǒng)中,常常需要將檢測到的連續(xù)變化的模擬量如:溫度、壓力、流量、速度、光強(qiáng)等轉(zhuǎn)變成離散的數(shù)字量,才能輸入到計算機(jī)中進(jìn)行處理。這些模擬量經(jīng)過傳感器轉(zhuǎn)變成電信號(一般為電壓信號),經(jīng)過放大器放大后,就需要經(jīng)過一定的處理變成數(shù)字量。實現(xiàn)模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)變的設(shè)備通常成為模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC),簡稱A/D。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201610/307946.htm隨著集成電路的飛速發(fā)展,A/D轉(zhuǎn)換器的新設(shè)計思想和制造技術(shù)層出不窮。為滿足各種不同的檢測及控制需要而設(shè)計的結(jié)構(gòu)不同、性能各異的A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)運而生。
下面講講A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理和分類。
根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器的原理可將A/D轉(zhuǎn)換器分成兩大類。一類是直接型A/D轉(zhuǎn)換器,將輸入的電壓信號直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字代碼,不經(jīng)過中間任何變量;另一類是間接型A/D轉(zhuǎn)換器,將輸入的電壓轉(zhuǎn)變成某種中間變量(時間、頻率、脈沖寬度等),然后再將這個中間量變成數(shù)字代碼輸出。
盡管A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多,但目前廣泛應(yīng)用的主要有三種類型:逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器、V/F變換式A/D轉(zhuǎn)換器。另外,近些年有一種新型的Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換器異軍突起,在儀器中得到了廣泛的應(yīng)用。
逐次逼近式(SAR)A/D轉(zhuǎn)換器(SAR)的基本原理是:將待轉(zhuǎn)換的模擬輸入信號與一個推測信號進(jìn)行比較,根據(jù)二者大小決定增大還是減小輸入信號,以便向模擬輸入信號逼進(jìn)。推測信號由D/A轉(zhuǎn)換器的輸出獲得,當(dāng)二者相等時,向D/A轉(zhuǎn)換器輸入的數(shù)字信號就對應(yīng)的時模擬輸入量的數(shù)字量。這種A/D轉(zhuǎn)換器一般速度很快,但精度一般不高。常用的有ADC0801、ADC0802、AD570等。
雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理是:先對輸入模擬電壓進(jìn)行固定時間的積分,然后轉(zhuǎn)為對標(biāo)準(zhǔn)電壓的反相積分,直至積分輸入返回初始值,這兩個積分時間的長短正比于二者的大小,進(jìn)而可以得出對應(yīng)模擬電壓的數(shù)字量。這種A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度較慢,但精度較高。由雙積分式發(fā)展為四重積分、五重積分等多種方式,在保證轉(zhuǎn)換精度的前提下提高了轉(zhuǎn)換速度。常用的有ICL7135、ICL7109等。
Σ-Δ型AD由積分器、比較器、1位D/A轉(zhuǎn)換器和數(shù)字濾波器等組成。原理上近似于積分型,將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間(脈沖寬度)信號,用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。電路的數(shù)字部分基本上容易單片化,因此容易做到高分辨率。主要用于音頻和測量。這種轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度極高,達(dá)到16到24位的轉(zhuǎn)換精度,價格低廉,弱點是轉(zhuǎn)換速度比較慢,比較適合用于對檢測精度要求很高但對速度要求不是太高的檢驗設(shè)備。常用的有AD7705、AD7714等。
V/F轉(zhuǎn)換器是把電壓信號轉(zhuǎn)換成頻率信號,由良好的精度和線性,而且電路簡單,對環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng),價格低廉。適用于非快速的遠(yuǎn)距離信號的A/D轉(zhuǎn)換過程。常用的有LM311、AD650等。
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