ADC，也就是我們平時(shí)所說的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。通過使用ADC，我們能實(shí)現(xiàn)很多工業(yè)上的器件。為了增進(jìn)大家對(duì)ADC的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)ADC芯片，以及設(shè)計(jì)ADC時(shí)需要考慮的因素予以介紹。如果你對(duì)ADC具有興趣，不妨和小編一起繼續(xù)往下閱讀哦。

一、ADC芯片

ADC芯片是將模擬的信號(hào)轉(zhuǎn)換為真實(shí)可見的數(shù)字信息的一個(gè)轉(zhuǎn)換芯片，在現(xiàn)代科技中它有著舉足輕重的位置，是現(xiàn)代化發(fā)展中不可或缺的元器件之一。

ADC芯片主要看兩個(gè)基本指標(biāo)，一個(gè)是速度—Speed，一個(gè)是精度—ResoluTIon。顧名思義，速度代表著ADC可以轉(zhuǎn)換多大帶寬—Bandwidth的模擬信號(hào)，帶寬對(duì)應(yīng)的就是模擬信號(hào)頻譜中的最大頻率。精度就是衡量轉(zhuǎn)換出來的數(shù)字信號(hào)與原來的模擬信號(hào)之前的差距。

ADC第一步操作是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，說到采樣，要先引入一個(gè)20世紀(jì)信息論中偉大的香農(nóng)-奈奎斯特采樣定理：為了不失真地恢復(fù)模擬信號(hào)，采樣頻率應(yīng)該大于等于模擬信號(hào)帶寬的2倍。換句話說，如果ADC的采樣頻率是Fs(Hz)，那么它可以轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)帶寬至多是Fs/2(Hz)。對(duì)應(yīng)采樣頻率為Fs(Hz)的ADC，它在時(shí)域里1秒中可以采集(1/Fs)點(diǎn)的信息。對(duì)于ADC的速度指標(biāo)，我們通常用單位SPS(Sample Per Second)來表示，比如1MSPS代表著1M Samples Per Second,對(duì)應(yīng)的ADC的采樣頻率就是1MHz，可以轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)帶寬至多是0.5MHz。

ADC第二步操作就是把采樣的模擬信號(hào)量化成數(shù)字信號(hào)。數(shù)字信號(hào)代表的數(shù)值與模擬信號(hào)的真實(shí)數(shù)值之間的差距越小，代表著ADC的精度越高，我們通常用N-bit來表示精度，比如10-bit代表著數(shù)值之間的最大差距是1/(2^10)。精度越高的ADC，轉(zhuǎn)換出來的數(shù)字信號(hào)越接近于原來真實(shí)的模擬信號(hào)。

ADC芯片的精度越來越高，所使用的方向也越來越廣。如在PCBA方案開發(fā)鼎盛合的ADC芯片大多數(shù)就使用在測(cè)量衡器上面，與傳感器等元器件配合使用做測(cè)量衡器的PCBA方案開發(fā)。

二、設(shè)計(jì)ADC需要考慮什么

在確定A/D轉(zhuǎn)換器件在確定設(shè)計(jì)方案后，首先需要明確A/D轉(zhuǎn)換的需要的指標(biāo)要求，包括數(shù)據(jù)精度、采樣速率、信號(hào)范圍等等。

1.確定A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)在選擇A/D器件之前，需要明確設(shè)計(jì)所要達(dá)到的精度。精度是反映轉(zhuǎn)換器的實(shí)際輸出接近理想輸出的精確程度的物理量。在轉(zhuǎn)化過程中，由于存在量化誤差和系統(tǒng)誤差，精度會(huì)有所損失。其中量化誤差對(duì)于精度的影響是可計(jì)算的，它主要決定于A/D轉(zhuǎn)換器件的位數(shù)。A/D轉(zhuǎn)換器件的位數(shù)可以用分辨率來表示。一般把8位以下的A/D轉(zhuǎn)換器稱為低分辨率ADC，9~12位稱為中分辨率ADC，13位以上為高分辨率。A/D器件的位數(shù)越高，分辨率越高，量化誤差越小，能達(dá)到的精度越高。理論上可以通過增加A/D器件的位數(shù)，無止境提高系統(tǒng)的精度。但事實(shí)并非如此，由于A/D前端的電路也會(huì)有誤差，它也同樣制約著系統(tǒng)的精度。

比如，用A/D采集傳感器提供的信號(hào)，傳感器的精度會(huì)制約A/D采樣的精度，經(jīng)A/D采集后信號(hào)的精度不可能超過傳感器輸出信號(hào)的精度。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)當(dāng)綜合考慮系統(tǒng)需要的精度以及前端信號(hào)的精度。

2.選擇A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率在不同的應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)轉(zhuǎn)換速率的要求是不同的，在相同的場(chǎng)合，精度要求不同，采樣速率也會(huì)不同。采樣速率主要由采樣定理決定。確定了應(yīng)用場(chǎng)合，就可以根據(jù)采集信號(hào)對(duì)象的特性，利用采樣定理計(jì)算采樣速率。如果采用數(shù)字濾波技術(shù)，還必須進(jìn)行過采樣，提高采樣速率。

3.判斷是否需要采樣/保持器采樣/保持器主要用于穩(wěn)定信號(hào)量，實(shí)現(xiàn)平頂抽樣。對(duì)于高頻信號(hào)的采集，采樣/保持器是非常必要的。如果采集直流或者低頻信號(hào)，可以不需要采樣保持器。

4.選擇合適的量程模擬信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍較大，有時(shí)還有可能出現(xiàn)負(fù)電壓。在選擇時(shí)，待測(cè)信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍最好在A/D器件的量程范圍內(nèi)。以減少額外的硬件付出。

5.選擇合適的線形度在A/D采集過程中，線形度越高越好。但是線形度越高，器件的價(jià)格也越高。當(dāng)然，也可以通過軟件補(bǔ)償來減少非線性的影響。所以在設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮精度、價(jià)格、軟件實(shí)現(xiàn)難度等因素。

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