也说说ADC以及ADC的主要技术参数及分类介绍

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      我们经常在芯片选型时，提到MCU是否内嵌ADC，是几位ADC等名词。这个ADC是什么呢？它代表什么意思？这里我们就带大家一起来了解一下，ADC的概念以及如何选择ADC芯片。
     所谓的ADC，其全称是Analog-to-Digital Converter， 模拟数字转换器！它是连接模拟世界与数字世界的桥梁。

      通常来说，自然界产生的信号，其实都是模拟信号，像我们说话的声音，我们看到的图像，我们感受到的温度等等。但是这些模拟信号在电子产品中最终都得以数字信号的方式进行处理，存储或者传输，那如何把模拟信号转换成数字信号呢？所以，我们就需要一个转换器，也就是这里的ADC了！

ADC的参数指标

ADC芯片主要看两个基本指标，一个是速度（Speed），一个是精度（Resolution）。

 速度代表着ADC可以转换多大带宽—Bandwidth的模拟信号，带宽对应的就是模拟信号频谱中的最大频率。

精度就是衡量转换出来的数字信号与原来的模拟信号之前的差距。‍

ADC的分类

直接转换模拟数字转换器（Direct-conversion ADC），或称Flash模拟数字转换器（flash ADC）

逐次逼近模拟数字转换器（Successive approximaTIon ADC）

跃升-比较模拟数字转换器（Ramp-compare ADC）

威尔金森模拟数字转换器（Wilkinson ADC）

集成模拟数字转换器（IntegraTIng ADC）

Delta编码模拟数字转换器（Delta-encoded ADC）

管道模拟数字转换器（Pipeline ADC）

Sigma-Delta模拟数字转换器（Sigma-delta ADC）

时间交织模拟数字转换器（TIme-interleaved ADC）

带有即时FM段的模拟数字转换器

也有利用电子技术和其他技术结合的转换器：时间延伸模拟数字转换器（TIme stretch analog-to-digital converter， TS-ADC‍

一般芯片采用的主要是逐次逼近模拟数字转换器，这里我们就该转换器做一下分享：

逐次逼近型ADC
逐次逼近型ADC应用非常广泛的模/数转换方法，它包括1个比较器、1个数模转换器、1个逐次逼近寄存器（SAR）和1个逻辑控制单元。它是将采样输入信号与已知电压不断进行比较，1个时钟周期完成1位转换，N位转换需要N个时钟周期，转换完成，输出二进制数。这一类型ADC的分辨率和采样速率是相互矛盾的，分辨率低时采样速率较高，要提高分辨率，采样速率就会受到限制。

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ADC的主要技术参数

（1）分辨率

A/D的分辨率是使A/D输出数字量最低位变化1所对应的输入模拟电压变化的大小值。分辨率也用输出二进制数的位数来表示，如8位A/D的分辨率就是8，位数越多，误差越小，转换精度也越高。

一般ADC都说注明是8bit，16bit或者是24bit。这里的数值也就是分辨率的意思。分辨率是衡量ADC精度一个非常重要的指标。比如采集的电压范围是0-5V，那么8bit的ADC的最小刻度就是5/2^8=0.0195V,16bit的ADC的最小刻度是5/2^16=0.000195V.从这两个数值来看，我们就知道16bit的ADC可以采集到更小的电压。所以这里的分辨率表征的ADC的最小刻度的指标。同时分辨率也只能算是间接衡量ADC采样准确的变量。直接衡量ADC采集准确性的是精度。

（2）量化误差

用数字量近似表示模拟量的过程称为量化。A/D转换一般是按四舍五入原则进行的，由此产生的误差称为量化误差，量化误差小于等于1LSB。

（3）精度

精度分为绝对精度和相对精度。

在一个A/D中，任何数码所对应的实际模拟电压与其理想的电压之差并不是一个常数，把差值中的最大值定义为该A/D的绝对精度;而相对精度则定义为这个最大差值与满刻度模拟电压的百分数，或者用二进制分数来表示相对应的数字量。

   精度是在ADC最小刻度基础上叠加各种误差的参数。是可以直接衡量ADC采样精准的指标。通常ADC的精度=N*LSB+Vc_sample+Vshift+Vnoise+Vref+… N一般在ADC的数据手册中体现，表征ADC的集散误差。Vc_sample是ADC内部的采样电容引起的误差。Vshift一般是外围电路带来的偏置，Vnoise是综合前端的驱动电路和ADC得出的噪声电压。Vref一般是由参考电压的散差引起的误差。所以从这里可以看出来。虽然一些ADC的分辨率很高，但是需要精度高，还需要做好各个方面的工作，尽量降低系统误差。从而提高精度。

（4）采样率

     这个理解起来应该比较容易，采样率一般是指芯片每秒采集信号的个数。比如1KHz/s，表示1s内，这个ADC可以采集1K个点。采样率越高，采集的点数越多，那么对信号的还原度就越高。比如A跟B，A采集3个点，最终还原出来的波形跟原始波形相差较大，B采集了6个点，那么在还原是就越接近原始信号。所以在这里我们要引出奈奎斯特定理。也就是如果对原始信号进行采集。采样率必须大于其2倍。这样才能正常的还原出原始信号，否则会发生混叠现象。如图C所示，原始波形完全无法恢复。

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今天的文章也说说ADC以及ADC的主要技术参数及分类介绍分享到此就结束了，感谢您的阅读。