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ADC,Analog-to-Digital Converter的縮寫,指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器。是指將連續(xù)變量的模擬信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號的器件。真實世界的模擬信號,例如溫度、壓力、聲音或者圖像等,需要轉(zhuǎn)換成更容易儲存、處理和發(fā)射的數(shù)字形式。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器可以實現(xiàn)這個功能,在各種不同的產(chǎn)品中都可以找到它的身影。
ADC,Analog-to-Digital Converter的縮寫,指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模數(shù)轉(zhuǎn)換器[1] 。是指將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號的器件。真實世界的模擬信號,例如溫度、壓力、聲音或者圖像等,需要轉(zhuǎn)換成更容易儲存、處理和發(fā)射的數(shù)字形式。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器可以實現(xiàn)這個功能,在各種不同的產(chǎn)品中都可以找到它的身影。
與之相對應的DAC,Digital-to-Analog Converter,它是ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換的逆向過程。
ADC最早用于對無線信號向數(shù)字信號轉(zhuǎn)換。如電視信號,長短播電臺發(fā)接收等。
ADC,Analog-to-Digital Converter的縮寫,指模/數(shù)轉(zhuǎn)換器或者模數(shù)轉(zhuǎn)換器[1] 。是指將連續(xù)變化的模擬信號轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號的器件。真實世界的模擬信號,例如溫度、壓力、聲音或者圖像等,需要轉(zhuǎn)換成更容易儲存、處理和發(fā)射的數(shù)字形式。模/數(shù)轉(zhuǎn)換器可以實現(xiàn)這個功能,在各種不同的產(chǎn)品中都可以找到它的身影。
與之相對應的DAC,Digital-to-Analog Converter,它是ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換的逆向過程。
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速度和精度
模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的速度根據(jù)其種類有較大的差異。威爾金森模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器受到其時鐘率的限制。頻率超過300兆赫茲已經(jīng)成為可能。轉(zhuǎn)換所需的時間直接與通道的數(shù)量成比例。對于一個逐次逼近(successive-approximation)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器,其轉(zhuǎn)換時間與通道數(shù)量的對數(shù)成比例。這樣,大量通道可以使逐次逼近轉(zhuǎn)換器比威爾金森轉(zhuǎn)換器快。然而,威爾金斯轉(zhuǎn)換器小號的時間是數(shù)字的,而逐次逼近轉(zhuǎn)換器是模擬的。由于模擬的自身就比數(shù)字的更慢,當通道數(shù)量增加,所需的時間也增加。這樣,其在工作時具有相互競爭的過程。Flash模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器是這三種里面最快的一種,轉(zhuǎn)換基本是以一個單獨平行的過程。對于一個8位單元,轉(zhuǎn)換可以在十幾個納秒的時間內(nèi)完成。
人們期望在速度和精確度之間達到一個最佳平衡。Flash模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器具有與比較器水平的漂移和不確定性,這將導致通道寬度的不均一性。結(jié)果是Flash模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的線性不佳。對于逐次逼近模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器,糟糕的線性也很明顯,不過這還是比Flash模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器好一點。這里,非線性是源于減法過程的誤差積累。在這一點上,威爾金森轉(zhuǎn)換器是表現(xiàn)最好的。它們擁有最好的微分非線性。其他種類的轉(zhuǎn)換器則要求通道平滑,以達到像威爾金森轉(zhuǎn)換器的水平。
數(shù)字輸出選擇
1.高端儀表促進了更快的ADC速度和更多的通道數(shù)與密度,設計者必須評估轉(zhuǎn)換器的輸出格式,以及基本的轉(zhuǎn)換性能。
2.主要的輸出選項是CMOS(互補金屬氧化物半導體)、LVDS(低壓差分信令),以及CML(電流模式邏輯)。
3.要考慮的問題包括:功耗、瞬變、數(shù)據(jù)與時鐘的變形,以及對噪聲的抑制能力。
4.對于布局的考慮也是轉(zhuǎn)換輸出選擇中的一個方面,尤其當采用LVDS技術(shù)時。
當設計者有多種ADC選擇時,他們必須考慮采用哪種類型的數(shù)字數(shù)據(jù)輸出:CMOS(互補金屬氧化物半導體)、LVDS(低壓差分信令),還是CML(電流模式邏輯)。ADC中所采用的每種數(shù)字輸出類型都各有優(yōu)缺點,設計者應結(jié)合自己的應用來考慮。這些因素取決于ADC的采樣速率與分辨率、輸出數(shù)據(jù)速率,以及系統(tǒng)設計的功率要求,等等。
ADC原理
下面我們以逐次逼近ADC為例介紹一下其原理。逐次逼近ADC的工作原理是它首先得到最高的有效位,然后是第二個最高有效位,直到得到最后一個。ADCV08832是一個低功耗版本的器件,它的操作電壓較低。
對于任何逐次逼近ADC,都有5個組成部分:第一部分是DAC,其中含有一個算術(shù)邏輯測試單元,會比較DAC的輸出和模擬信號的輸入,直到兩者接近;第二部分是輸出寄存器;第三部分是比較器,逐次逼近ADC僅含有一個比較器,所以功耗和管芯尺寸都比較小;第四部分是邏輯電路;第五部分是時鐘。
逐次逼近型ADC在逐次逼近的方法上分為兩種,以3比特采樣為例,它首先將基準電壓分為7個比較電壓,使輸入信號同時與這7個電壓進行比較,最接近的比較電壓是表示數(shù)值;第二種是將輸入電壓逐次接近電壓的二分之一、四分之一、八分之一等,順序產(chǎn)生比較后的數(shù)字信號。
ADC應用
音樂錄制
模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器對于目前的音樂復制技術(shù)至關(guān)重要。由于大多數(shù)音樂都在計算機上制作,當模擬信號被錄制,就需要一個模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器來創(chuàng)建脈沖編碼調(diào)制(PCM)數(shù)據(jù)流,并可以以數(shù)字音樂格式刻錄在CD上。
信號處理
在模擬信號需要以數(shù)字形式處理、存儲或傳輸時,模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器幾乎必不可少。例如,快速視頻模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器在電視調(diào)諧卡中得到了應用。8,10,12或16位的慢速在片(On-chip)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器在單片機里十分普遍。
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