ADC，也就是我們平時所說的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。通過使用ADC，我們能實現(xiàn)很多工業(yè)上的器件。為了增進大家對ADC的認識，本文將對ADC芯片，以及設計ADC時需要考慮的因素予以介紹。如果你對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轉(zhuǎn)換為真實可見的數(shù)字信息的一個轉(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芯片主要看兩個基本指標，一個是速度—Speed，一個是精度—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，帶寬對應的就是模擬信號頻譜中的最大頻率。精度就是衡量轉(zhuǎn)換出來的數(shù)字信號與原來的模擬信號之前的差距。
ADC第一步操作是對模擬信號進行采樣，說到采樣，要先引入一個20世紀信息論中偉大的香農(nóng)-奈奎斯特采樣定理：為了不失真地恢復模擬信號，采樣頻率應該大于等于模擬信號帶寬的2倍。換句話說，如果ADC的采樣頻率是Fs(Hz)，那么它可以轉(zhuǎn)換的模擬信號帶寬至多是Fs/2(Hz)。對應采樣頻率為Fs(Hz)的ADC，它在時域里1秒中可以采集(1/Fs)點的信息。對于ADC的速度指標，我們通常用單位SPS(Sample Per Second)來表示，比如1MSPS代表著1M Samples Per Second,對應的ADC的采樣頻率就是1MHz，可以轉(zhuǎn)換的模擬信號帶寬至多是0.5MHz。
ADC第二步操作就是把采樣的模擬信號量化成數(shù)字信號。數(shù)字信號代表的數(shù)值與模擬信號的真實數(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)字信號越接近于原來真實的模擬信號。
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)就使用在測量衡器上面，與傳感器等元器件配合使用做測量衡器的PCBA方案開發(fā)。
二、設計ADC需要考慮什么
在確定A/D轉(zhuǎn)換器件在確定設計方案后，首先需要明確A/D轉(zhuǎn)換的需要的指標要求，包括數(shù)據(jù)精度、采樣速率、信號范圍等等。
1.確定A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)在選擇A/D器件之前，需要明確設計所要達到的精度。精度是反映轉(zhuǎn)換器的實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，精度會有所損失。其中量化誤差對于精度的影響是可計算的，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。但事實并非如此，由于A/D前端的電路也會有誤差，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，傳感器的精度會制約A/D采樣的精度，經(jīng)A/D采集后信號的精度不可能超過傳感器輸出信號的精度。設計時應當綜合考慮系統(tǒng)需要的精度以及前端信號的精度。
2.選擇A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率在不同的應用場合，對轉(zhuǎn)換速率的要求是不同的，在相同的場合，精度要求不同，采樣速率也會不同。采樣速率主要由采樣定理決定。確定了應用場合，就可以根據(jù)采集信號對象的特性，利用采樣定理計算采樣速率。如果采用數(shù)字濾波技術，還必須進行過采樣，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)定信號量，實現(xiàn)平頂抽樣。對于高頻信號的采集，采樣/保持器是非常必要的。如果采集直流或者低頻信號，可以不需要采樣保持器。
4.選擇合適的量程模擬信號的動態(tài)范圍較大，有時還有可能出現(xiàn)負電壓。在選擇時，待測信號的動態(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，器件的價格也越高。當然，也可以通過軟件補償來減少非線性的影響。所以在設計時要綜合考慮精度、價格、軟件實現(xiàn)難度等因素。
以上便是此次小編帶來的“ADC”相關內(nèi)容，通過本文，希望大家對ADC芯片、ADC設計時需要考慮的因素具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!
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