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--- a_d转换器 [2023/05/22 14:40]
meiling 创建
+++ a_d转换器 [2023/05/24 13:17] (当前版本)
meiling
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 ## 什么叫A/D转换器?
+https://www.rohm.com.cn/electronics-basics/ad-converters
 ### A/D转换器
 A/D转换器是从自然界的现象（各种各样的应用）产生的模拟信号变换为数字信号（A/D变换）的东西。这个工作是指由模拟信号经过采样→量化→编码变换为数字信号的一系列步骤。
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 另外，第一个数字信号变化点(000→001)的0.5LSB下叫做零刻度，最后一个数字信号变化点(110→111）的0.5LSB上叫做满量程，从零刻度到满量程的这个区间叫满量程范围。
-{{ ::adc2-2c.jpg |}}
+{{ :adc2-2-c.jpg |}}
 以下是模拟信号通过"采样→量化→编码"变换为数字信号的一系列步骤。
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 离散振幅用"0"和"1"这两个值来表示转换的代码。
 转换了代码的电路叫做编码器(Encoder)。
-{{ ::adc2-3c.jpg |}}
+{{ ::adc2-3-c.jpg |}}
+## 基本形式1（闪存）
+### 工作
+预先用比较器同时比较分压成2N-1个的参考电压和模拟信号，比较结果用编码器转换成数字信号。
+### 特点
+为了把模拟信号一次转为数字信号，模拟信号不需要采样电路（S&H回路)。
+在A/D转换器的基本形式中可最高速度转换。（采样频率甚至可超过1GHz。）
+N位分辨率需要2N-1个比较器，由于电路规模和功耗增加，分辨率最高为8位左右。
+{{ ::adc3-1-c.jpg |}}
+## 基本形式2（流水线）
+### 工作
+在一般1.5bit/级结构的情况下，从决定了MSB的第1级开始依次流水线操作，从而反复进行以下的处理。（VREF：参考电压）
+  * 采样(S&H)模拟输入。
+  * 同时用A/D转换器（ADC）把模拟输入转换成3值(1.5bit)的数字值。（此处确定级别的数字输出）
+模拟输入≦-VREF/4→ D="00"
+-VREF/4<模拟输入≦+VREF/4→ D="01"
+- +VREF/4<模拟输入→D="10"
+  * 用D/A转换器（DAC）把3值(1.5bit)的数字值转换为模拟值。
+D="00" → DAC输出：-VREF/2
+D="01" → DAC输出：0
+D="10" → DAC输出：+VREF/2
+  * 从采样电压扩大到减去了DAC输出电压的2倍后，输出到下一级。
+决定了LSB的N级处理完成之后，补偿了各级别间的延迟，通过加上各个数字输出，数字信号的转变完成。
+{{ ::adc4-1-c.jpg |}}
+### 特点
+  * 可实现高分辨率。（最多16位左右）
+  * 可高速转换。（采样频率高达约200MHz的）
+  * 通过流水线操作，由于需要等待数字信号输出的时间，不适用于需要控制等实时的应用。
+## A/D转换器的基本形式3（逐次比较＜SAR＞型）
+### 工作
+为了使采样的模拟信号和D/A转换器（DAC）的输出一致，从MSB开始逐次比较(Successive Approximation)。
+  * 模拟输入信号采样(S&H)
+  * 逐次逼近寄存器(SAR)的MSB设置为"1"。（其他为"0"）
+  * 逐次逼近寄存器(SAR)的数字值用D/A转换器（DAC）转换成模拟值。
+  * 比较采样电压和DAC输出电压的大小。
+       确定采样电压＞DAC输出电压 → MSB＝"1"
+       确定采样电压＜DAC输出电压 → MSB＝"0"
+下方是通过到LSB为止重复相同的逐次逼近来完成数字信号的转换。
+{{ ::adc5-1-c.jpg |}}
+{{ :adc5-2-ｃ.jpg |}}
+### 特点
+  * 可实现高分辨率。（最多18位左右）
+  * 为了转换以及需要（分辨率＋α）的时钟周期，转换速度为中度。（最多约10MHz的采样频率）
+  * 反应良好，输入时连接复用器，轻松切换模拟信号。
+## 基本形式4（ΔΣ型）
+###  工作
+对模拟信号进行过采样，并使用ΔΣ调制将其转换为与模拟信号的幅度相对应的低位数据（比如１位），然后使用数字滤波器去除带外噪声并进行数据抽取处理，从而完成在原始采样频率下向数字信号的转换。
+=== 过采样 ===
+通过用比原始采样频率更高的频率来采样，来减少量化误差。
+{{ ::ad6-1-cn02.jpg |}}
+=== ΔΣ调制 ===
+通过过采样，积分器对采样电压和D/A转换器(DAC)输出电压之间的差(Δ)进行积分(Σ)。用比较器来比较积分值和参考电压的大小，并将积分值转换为低位数据。
+通过将输出数据延迟1个采样周期并反馈至输入进行调制，使比较器产生的量化误差在低频区域较小，在高频区域较大。
+{{ ::adc6-2-c.jpg |}}
+从ΔΣ调制器输出的低位数据，除了原始信号分量外，在高频区域还有较大的量化误差分量。然而，由于这些分量在频率上是分开的，并且只能用数字滤波器去除量化误差分量，因此可以实现其他方式无法实现的高分辨率。
+### 特点
+  * A/D转换器主要产品中最高的分辨率。（最多约32位）
+  * 通常，转换速度比逐次比较型要慢。
+  * 响应性能较差，因此不适用于在输入端连接了复用器、需要高速切换模拟信号的应用。