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模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器，或簡稱ADC，通常是指一個(gè)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)的電子元件。通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個(gè)輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為一個(gè)輸出的數(shù)字信號(hào)。由于數(shù)字信號(hào)本身不具有實(shí)際意義，僅僅表示一個(gè)相對(duì)大小。故任何一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個(gè)參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標(biāo)準(zhǔn)，比較常見的參考標(biāo)準(zhǔn)為最大的可轉(zhuǎn)換信號(hào)大小。而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號(hào)相對(duì)于參考信號(hào)的大小。 將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電路，稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器（簡稱a/d轉(zhuǎn)換器或adc,analog to digital converter），A/D轉(zhuǎn)換的作用是將時(shí)間連續(xù)、幅值也連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換為時(shí)間離散、幅值也離散的數(shù)字信號(hào)，因此，A/D轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過取樣、保持、量化及編碼4個(gè)過程。在實(shí)際電路中，這些過程有的是合并進(jìn)行的，例如，取樣和保持，量化和編碼往往都是在轉(zhuǎn)換過程中同時(shí)實(shí)現(xiàn)的。 原理概述 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的分辨率是指，對(duì)于允許范圍內(nèi) 的模擬信號(hào)，它能輸出離散數(shù)字信號(hào)值的個(gè)數(shù)。這些信號(hào)值通常用二進(jìn)制數(shù)來存儲(chǔ)，因此分辨率經(jīng)常用比特作為單位，且這些離散值的個(gè)數(shù)是2的冪指數(shù)。例如，一個(gè)具有8位分辨率的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器可以將模擬信號(hào)編碼成256個(gè)不同的離散值（因?yàn)?^8= 256），從0到255（即無符號(hào)整數(shù)）或從-128到127（即帶符號(hào)整數(shù)），至于使用哪一種，則取決于具體的應(yīng)用。 分辨率同時(shí)可以用電氣性質(zhì)來描述，使用單位伏特。使得輸出離散信號(hào)產(chǎn)生一個(gè)變化所需的最小輸入電壓的差值被稱作最低有效位（Least significant bit, LSB）電壓。這樣，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的分辨率Q等于LSB電壓。模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的電壓分辨率等于它總的電壓測(cè)量范圍除以離散電壓間隔數(shù)： 這里N是離散電壓間隔數(shù)。 這里EFSR代表滿量程電壓范圍，即是總的電壓測(cè)量范圍，即輸入?yún)⒖几唠妷号c輸入?yún)⒖嫉碗妷旱牟钪? 這里VRefHi和VRefLow是轉(zhuǎn)換過程允許電壓的上下限。 正常情況下，電壓間隔數(shù)N=2^M，M為ADC模塊的精度的位數(shù) 響應(yīng)類型 大多數(shù)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的響應(yīng)類型為線性，這里的“線性”是指，輸出信號(hào)的大小與輸入信號(hào)的大小成線性比例。 一些早期的轉(zhuǎn)換器的響應(yīng)類型呈對(duì)數(shù)關(guān)系，由此來執(zhí)行A-law算法或μ-law算法編碼。 誤差 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的誤差有若干種來源。量化錯(cuò)誤和非線性誤差（假設(shè)這個(gè)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器標(biāo)稱具有線性特征）是任何模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換中都存在的內(nèi)在誤差。也有一種被稱作孔徑錯(cuò)誤（aperture error），它是由于時(shí)鐘的不良振蕩，且常常在對(duì)時(shí)域信號(hào)數(shù)字化的過程中出現(xiàn)。 這種誤差用一個(gè)稱為“最低有效位”的參數(shù)來衡量。 采樣率 模擬信號(hào)在時(shí)域上是連續(xù)的，因此可以將它轉(zhuǎn)換為時(shí)間上連續(xù)的一系列數(shù)字信號(hào)。這樣就要求定義一個(gè)參數(shù)來表示新的數(shù)字信號(hào)采樣自模擬信號(hào)速率。這個(gè)速率稱為轉(zhuǎn)換器的采樣率或采樣頻率。 可以采集連續(xù)變化、帶寬受限的信號(hào)（即每隔一時(shí)間測(cè)量并存儲(chǔ)一個(gè)信號(hào)值），然后可以通過插值將轉(zhuǎn)換后的離散信號(hào)還原為原始信號(hào)。這一過程的精確度受量化誤差的限制。然而，僅當(dāng)采樣率比信號(hào)頻率的兩倍還高的情況下才可能達(dá)到對(duì)原始信號(hào)的忠實(shí)還原，這一規(guī)律在采樣定理有所體現(xiàn)。 由于實(shí)際使用的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器不能進(jìn)行完全實(shí)時(shí)的轉(zhuǎn)換，所以對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行一次轉(zhuǎn)換的過程中必須通過一些外加方法使之保持恒定。常用的有采樣-保持電路，在大多數(shù)的情況里，通過使用一個(gè)電容器可以存儲(chǔ)輸入的模擬電壓，并通過開關(guān)或門電路來閉合、斷開這個(gè)電容和輸入信號(hào)的連接。許多模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換集成電路在內(nèi)部就已經(jīng)包含了這樣的采樣-保持子系統(tǒng)。 混疊 所有的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器以每隔一定時(shí)間進(jìn)行采樣的形式進(jìn)行工作。因此，它們的輸出信號(hào)只是對(duì)輸入信號(hào)行為的不完全描述。在某一次采樣和下一次采樣之間的時(shí)間段，僅僅根據(jù)輸出信號(hào)，是無法得知輸入信號(hào)的形式的。如果輸入信號(hào)以比采樣率低的速率變化，那么可以假定這兩次采樣之間的信號(hào)介于這兩次采樣得到的信號(hào)值。然而，如果輸入信號(hào)改變過快，則這樣的假設(shè)是錯(cuò)誤的。 如果模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的信號(hào)在系統(tǒng)的后期，通過數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器，則輸出信號(hào)可以忠實(shí)地反映原始信號(hào)。如經(jīng)過輸入信號(hào)的變化率比采樣率大得多，則是另一種情況，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸出的這種“假”信號(hào)被稱作“混疊”�；殳B信號(hào)的頻率為信號(hào)頻率和采樣率的差。例如，一個(gè)2千赫茲的正弦曲線信號(hào)在采樣率在1.5千赫茲采樣率的轉(zhuǎn)換后，會(huì)被重建為500赫茲的正弦曲線信號(hào)。這樣的問題被稱作“混疊”。 為了避免混疊現(xiàn)象，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)必須通過低通濾波器進(jìn)行濾波處理，過濾掉頻率高于采樣率一半的信號(hào)。這樣的濾波器也被稱作反鋸齒濾波器。它在實(shí)用的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中十分重要，常在混有高頻信號(hào)的模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)用。 盡管在大多數(shù)系統(tǒng)里，混疊是不希望看到的現(xiàn)象，值得注意的是，它可以提供限制帶寬高頻信號(hào)的同步向下混合（simultaneous down-mixing ，請(qǐng)參見采樣過疏和混頻器）。 模數(shù)轉(zhuǎn)換的步驟 模數(shù)轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過采樣、保持和量化、編碼這幾個(gè)步驟。采樣定理：當(dāng)采樣頻率大于模擬信號(hào)中最高頻率成分的兩倍時(shí)，采樣值才能不失真的反映原來模擬信號(hào)。 構(gòu)成及特點(diǎn) 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的種類很多，按工作原理的不同，可分成間接ADC和直接ADC 。 間接ADC是先將輸入模擬電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間或頻率，然后再把這些中間量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，常用的有中間量是時(shí)間的雙積分型ADC。直接ADC則直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，常用的有并聯(lián)比較型ADC和逐次逼近型ADC 。 并聯(lián)比較型ADC：由于并聯(lián)比較型ADC采用各量級(jí)同時(shí)并行比較，各位輸出碼也是同時(shí)并行產(chǎn)生，所以轉(zhuǎn)換速度快是它的突出優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)轉(zhuǎn)換速度與輸出碼位的多少無關(guān)。并聯(lián)比較型ADC的缺點(diǎn)是成本高、功耗大。因?yàn)閚位輸出的ADC，需要2n個(gè)電阻，（2n－1）個(gè)比較器和D觸發(fā)器，以及復(fù)雜的編碼網(wǎng)絡(luò)，其元件數(shù)量隨位數(shù)的增加，以幾何級(jí)數(shù)上升。所以這種ADC適用于要求高速、低分辯率的場(chǎng)合。逐次逼近型ADC：逐次逼近型ADC是另一種直接ADC，它也產(chǎn)生一系列比較電壓VR，但與并聯(lián)比較型ADC不同，它是逐個(gè)產(chǎn)生比較電壓，逐次與輸入電壓分別比較，以逐漸逼近的方式進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換的。逐次逼近型ADC每次轉(zhuǎn)換都要逐位比較，需要（n+1）個(gè)節(jié)拍脈沖才能完成，所以它比并聯(lián)比較型ADC的轉(zhuǎn)換速度慢，比雙分積型ADC要快得多，屬于中速ADC器件。另外位數(shù)多時(shí)，它需用的元器件比并聯(lián)比較型少得多，所以它是集成ADC中，應(yīng)用較廣的一種。雙積分型ADC：屬于間接型ADC，它先對(duì)輸入采樣電壓和基準(zhǔn)電壓進(jìn)行兩次積分，以獲得與采樣電壓平均值成正比的時(shí)間間隔，同時(shí)在這個(gè)時(shí)間間隔內(nèi)，用計(jì)數(shù)器對(duì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖（CP）計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)器輸出的計(jì)數(shù)結(jié)果就是對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。雙積分型ADC優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)；穩(wěn)定性好；可實(shí)現(xiàn)高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換。主要缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度低，因此這種轉(zhuǎn)換器大多應(yīng)用于要求精度較高而轉(zhuǎn)換速度要求不高的儀器儀表中，例如用于多位高精度數(shù)字直流電壓表中 。 低功耗模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9203ARUZ http://www.dzsc.com/ic-detail/9_2676.html的參數(shù)特點(diǎn) 品牌：AD/亞德諾 型號(hào)：AD9203 AD9203ARU AD9203ARUZ 類型：其他IC 封裝：SOP 批號(hào)：最新年份 功耗：74 mW（3 V，40 MSPS） 有效位數(shù)(ENOB)：9.5（Fin = 20 MHz時(shí)） 工作電壓范圍：2.7V至3.6V 輸入范圍：1 V p-p至2 Vp-p差分或單端 微分線性：±0.25 LSB 可調(diào)片內(nèi)基準(zhǔn)電壓源 省電（待機(jī)）模式：0.65 mW 可調(diào)功耗 中頻欠采樣超過130 MHz 超量程指示 二進(jìn)制補(bǔ)碼或標(biāo)準(zhǔn) 二進(jìn)制輸出 內(nèi)部箝位電路 通過汽車應(yīng)用認(rèn)證 
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