A/D转换器的基本特性分析

1.A/D转换器的基本原理

A/D转换器（ADC）是一种将输入的模拟量转换为数字量的转换器。主要包括积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。A/D转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。但在A/D转换前，输入到A/D转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。A/D转换后，输出的数字信号可以有8位、10位、12位、14位和16位等。

A/D转换器的转换主要有四个步骤：采样、保持、量化、编码，如图7.4所示。

图7.4　模拟量到数字量的转换过程

2.A/D转换器的主要技术指标

ADC的主要参数：

（1）转换精度(www.xing528.com)

集成ADC用分辨率和转换误差来描述转换精度。

（2）分辨率

通常以输出二进制或十进制数字的位数表示分辨率的高低，因为位数越多，量化单位越小，对输入信号的分辨能力就越高。例如：输入模拟电压的变化范围为0～5 V，输出8位二进制数可以分辨的最小模拟电压为5V/28＝20mV；而输出12位二进制数可以分辨的最小模拟电压为5V/212≈1.22 mV。

（3）转换误差

它是指在零点和满度都校准以后，在整个转换范围内，分别测量各个数字量所对应的模拟输入电压实测范围与理论范围之间的偏差，取其中的最大偏差作为转换误差的指标。通常以相对误差的形式出现，并以LSB为单位表示。例如ADC0801的相对误差为±1.5LSB。

（4）转换速度

完成一次模数转换所需要的时间称为转换时间。大多数情况下，转换速度是转换时间的倒数。ADC的转换速度主要取决于转换电路的类型，并联比较型ADC的转换速度最高（转换时间可小于50 ns），逐次逼近型ADC次之（转换时间在10～100μs之间），双积分型ADC转换速度最低（转换时间在几十毫秒至数百毫秒之间）。