模数变换的过程解析

简单地说，所谓模数变换（A/D变换）就是用一个微小的标准单位电压（即A/D的分辨率）来度量一个无限精度的待测量电压值（即瞬时采样值），从而得到它所对应的一个有限精度的数字值（即待测量的电压值可以被标准单位电压分为多少份）。显然，选定的标准单位电压越小，A/D变换的分辨率越高，得到的数字量就能越精确地刻画瞬时采样值；但无论多小，总会有误差，该误差被称为量化误差。这也说明了A/D的分辨率越高，量化误差越小。

A/D变换器的主要技术指标是分辨率、精度和变换速度。

（1）分辨率

分辨率反映A/D变换器对输入电压信号微小变化的区分能力的一种度量，其计算公式为：

式中　rA/D——A/D变换器的分辨率（用最小分辨电压表示），V；

UA/D.n——A/D变换器额定满量程电压，即最大允许的输入信号电压，V；

BA/D——A/D变换器最大可输出数字量对应的二进制位数。(www.xing528.com)

以满量程电压值为±5V、最大可输出数字量对应的二进制位数BA/D=12的A/D变换器为例，其A/D变换器的分辨率rA/D=10/212=10/409 6≈0.002 44（V）。也就是说，如果输入信号电压（或者电压的变化）比这个数值还小，则该A/D变换器将无法分辨。由于A/D转换器的分辨率与其输出数据的位数直接相关，通常又用A/D变换器的二进制位数BA/D来表示。在数字保护装置中多使用12位、14位或16位分辨率的A/D变换器。

（2）精度

A/D变换器的精度是指A/D变换的结果与实际输入的接近程度，也就是准确度，或者说A/D变换器的精度反应变换误差。A/D变换器的精度通常用最低有效位（LSB）来表征，即当A/D变换结果用二进制数来表示时，其低位端最大可能有几位是不准确的。

（3）变换速度

A/D变换器的速度是指完成一次A/D变换的时间（或变换时延），记为ΔTA/D。目前数字保护装置中常用A/D变换器的变换时延仅为数微秒。