精华内容
下载资源
问答
  • 2018-05-18 16:31:16

        前言:最近需要用到ADC测量电压,看手册的第一句就被逐次逼近型ADC[噎住] ( *⊙~⊙)了,想知道是啥原理有啥好处,百度发现这篇文章很好的解答了我的疑问,转载自@阿基米东

        现在的软件、无线电、数字图像采集都需要有高速的A/D采样保证有效性和精度,一般的测控系统也希望在精度上有所突破,人类数字化的浪潮推动了A/D转换器不断变革,而A/D转换器是人类实现数字化的先锋。A/D转换器发展了30多年,经历了多次的技术革新,从并行逐次逼近型积分型ADC,到近年来新发展起来的 ∑-Δ型 和 流水线型ADC,它们各有其优缺点,能满足不同的应用场合的使用。

    ADC的工作原理

      模数转换器即A/D转换器,或简称ADC,通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是把经过与标准量比较处理后的模拟量转换成以二进制数值表示的离散信号的转换器。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准,比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。

    ADC的分类

      模数转换器的种类很多,按工作原理的不同,可分成间接ADC直接ADC。间接ADC是先将输入模拟电压转换成时间或频率,然后再把这些中间量转换成数字量,常用的有双积分型ADC。直接ADC则直接转换成数字量,常用的有并联比较型ADC和逐次逼近型ADC。

      并联比较型ADC:采用各量级同时并行比较,各位输出码也是同时并行产生,所以转换速度快。并联比较型ADC的缺点是成本高、功耗大。

      逐次逼近型ADC:它产生一系列比较电压VR,但它是逐个产生比较电压,逐次与输入电压分别比较,以逐渐逼近的方式进行模数转换的。它比并联比较型ADC的转换速度慢,比双分积型ADC要快得多,属于中速ADC器件。

      双积分型ADC:它先对输入采样电压和基准电压进行两次积分,获得与采样电压平均值成正比的时间间隔,同时用计数器对标准时钟脉冲计数。它的优点是抗干扰能力强,稳定性好;主要缺点是转换速度低

    ADC的选型(技术指标)

    • 采样精度 —— 即分辨率,一般有8位、10位、12位、16位等;
    • 转换时间 —— 即每次采样所需的时间,表征 ADC 的转换速度,与 ADC 的时钟频率、采样周期、转换周期有关;
    • 数据输出方式 —— 如并口输出、串口输出;
    • ADC类型 —— 如上面所提到的,ADC 有多种类型,不同类型的 ADC 有不同的性能极限;
    • 工作电压 —— 需要注意 ADC 的工作电压范围、能否直接测量负电压等;
    • 芯片封装 —— 芯片封装是否符合产品设计要求;
    • 性价比 —— 控制成本。
    更多相关内容
  • 本文以ADS8364模数转换芯片为基础,详细讨论了ADS8364和TMS320F2812的接口设计和工作原理,重点介绍了TMS320F2812控制芯片的最小系统设计、ADS8364和TMS320F2812的连接、初始化程序等三部分内容。
  • 积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD,逐次比较型AD是微秒级属中速AD,全并行/串并行型AD可达到纳秒级。采样时间则是另外一个概念,是指两次转换的间隔。为了保证转换的正确完成,采样速率(Sample Rate)必须小于或...
  • 并行比较型A/D转换器电路结构及原理
  • 论文在并行模数转换器的基础上,结合内插结构设计了包括比较电路阵列、编码模块和输出锁存模块三个模块的八位模数转换器。这种新结构的八位并行内插模数转换器能更好地降低功耗和减小芯片面积;由于该模数转换器加入了...
  • 下面简要介绍常用的几种模数转换类型的基本原理及特点:积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、∑-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。  转换器种类1)积分型(如TLC7135)模数转换的方法  积分型AD...
  • 高速模数转换器(ADC)存在一些固有限制,使其偶尔会在其正常功能以外产生罕见的转换错误。但是,很多实际采样系统不容许存在高ADC转换误差率。因此,量化高速模数转换误差率(CER)的频率和幅度非常重要。  高速或...
  • 模数转换器(ADC)是现代测控中非常重要的环节,它一般分为串行模数转换器和并行模数转换器。后者虽然传输速度快,但引脚多、体积大、占用单片机口线多;而串行ADC的传输速率也可以做的很高,并且具有体积小、...
  • 摘要:ADS8412是一款2Msps采样速率的16位逐次逼近(SAR)模数转换器(ADC),主要面向高速、高精度应用,如医学成像、便携式医疗仪器、零等待数据采集系统、数字通信等。文中介绍了ADS8412的性能特点、内部结构及...
  • 高速模数转换器(ADC)存在一些固有限制,使其偶尔会在其正常功能以外产生罕见的转换错误。但是,很多实际采样系统不容许存在高ADC转换误差率。因此,量化高速模数转换误差率(CER)的频率和幅度非常重要。  高速或...
  • 模数转换ADC0804的应用(含源程序及电路)[实验要求]从ADC0804的模拟量通道输入0-5V之间的模拟量,通过ADC0804转换成数字量送给单片机,经单片机处理后在数码管上以十进制形成显示出来。
  • 模数转换器(ADC)是计算机控制系统中的重要部分。根据数字信号的输出方式可分为并行和串行两大类。并行ADC虽然数据传输速度快,但引脚多、体积大、占用微处理器接口多;串行ADC具有体积小、功耗低、占用微处理器接口...
  • 德州仪器 (TI) 宣布推出一款 14 位 170MSPS(每秒百万次采样)模数转换器 (ADC)- ADS5545。该产品拥有无可匹敌的动态性能,在最高采样率为 170MSPS,输入频率为 150MHz 时,其信噪比 (SNR) 为 72dBFS,无杂散动态...
  • 高精度模数转换器AD7671的原理及应用 西安电子科技大学通信工程学院 樊凡 张鹏 概述 AD7671是采样速率达1MSPS的16位逐次逼近型高速高精度数模转换器,采用5V单电源供电,并能提供单极性和双极性两种输入方式,可适用...
  •  AD9446是ADI公司推出的16 bit模数转换芯片,它具有100 Msps的采样速率(是其它同类产品的10倍),同时能在基带内提供90dBc的SFDR和80 dBfs的SNR。对于采用数字时间采样的频率域和时间域高性能测试和测量应用,AD9446...
  • 摘 要:介绍了高精度模数转换器AD7671的工作原理,并在此基础上阐述了基于AD7671和TMS320VC5402进行高速高精度数据采集的实现方法,同时给出了硬件电路的电路图和相应的调试程序。关键字:AD7671;高精度;DSP;数据...
  • 采用两个铌酸锂强度调制器并行连接,每个光耦合分成4个通道,每个通道中插入光衰减,通过调节光衰减实现通道间调制曲线的相移,构成8通道4 bits的光量化。实验中对10 GHz的正弦信号进行了光量化测试,量化结果的...
  • 使用非对称双并行Mach-Zehnder调制器和平衡检测器的光子时间拉伸模数转换器中的宽带线性化
  • AD1674是美国AD公司推出的一种完整的12位并行模数转换单片集成电路。该芯片内部自带采用保持(SHA)、10伏基准电压源、时钟源以及可和微处理总线直接接口的暂存/三态输出缓冲
  • 设计了用于CMOS图像传感器列级信号处理系统的l0位模数转换器.该模数转换电路采用两级转换的方式,转换速度较单斜ADC提高了近8倍.设计了电阻阵列式多路斜坡发生器、级联结构比较器、数字纠错和消失调等电路.该ADC...
  • SAR=successive approximate register,意思是逐次逼近寄存器,SAR ADC其基本原理图由sample and hold 电路、逻辑控制DAC、比较和SAR控制逻辑电路等组成。 输入信号的采样电压Vs是2.2V,参考电压Vref是5V,三位...

    模数转换器(ADC)模拟信号转换为数字信号,一般分为四个步骤进行,即采样、保持、量化和编码。前两个步骤在采样-保持电路中完成,后两步骤则在ADC中完成。常用的ADC有积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ -Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型,有“分辨率”和“精确度”即Resolution和Accuracy的性能指标参数,ADC需要满足:

    (1)采样速率。依据采样定理,A/D转换器的抽样频率fs应大于2Wa(Wa为被采样信号的带宽)。在实际中,由于A/D转换器件的非线性、量化噪声、失真及接收机噪声等因素的影响,一般选取fs>2.5Wa。

    (2)分辨率。采样值的位数的选取需要满足一定的动态范围及数字部分处理精度的要求,一般分辨率80dB的动态范围要求下不能低于12位。

    假如(1)要测量的最小信号大约为0.5mV,(2)ADC满量程电压为1V,(2)最大误差为测量参数的0.1%也就是=0.5mV×0.1%=500nV,那么ADC要能识别到最小信号为500nV,这要求ADC具有1V/500nV≈2×106次输出转换,即需要使用具有21位的ADC。

    10-bit的ADC,为何0.012V转换结果是2,而0.014V是3呢?首先计算10-bit ADC的识别能力/分辨率(转换精度): 5.12V ÷ 2 ^10 = 0.005V (即5 mV),  然后只需用被转换的电压除以ADC

    展开全文
  • 为红外焦平面阵列读出电路设计了一个列并行的混合型模数转换器,转换过程分为两级:增量型转换器和循环型转换器,兼顾精度和转换速度的要求。电路在0.35μm XFAB工艺下设计,模拟电源为5 V,数字电源为3.3 V。此...
  • 模数转换器(ADC)的基本原理【转】

    千次阅读 2017-11-07 11:36:00
    模数转换器(ADC)的基本原理模拟信号转换为数字信号,一般分为四个步骤进行,即取样、保持、量化和编码。前两个步骤在取样-保持电路中完成,后两步骤则在ADC中完成。常用的ADC有积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型...
    模数转换器(ADC)的基本原理 
    模拟信号转换为数字信号,一般分为四个步骤进行,即取样、保持、量化和编码。前两个步骤在取样-保持电路中完成,后两步骤则在ADC中完成。

    常用的ADC有积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ -Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。下面简要介绍常用的几种类型的基本原理及特点:

    1 积分型(如TLC7135) 。积分型ADC工作原理是将输入电压转换成时间或频率,然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率,但缺点是由于转换精度依赖于积分时间,因此转换速率极低。初期的单片ADC大多采用积分型,现在逐次比较型已逐步成为主流。双积分是一种常用的AD 转换技术,具有精度高,抗干扰能力强等优点。但高精度的双积分AD芯片,价格较贵,增加了单片机系统的成本。

    2 逐次逼近型(如TLC0831) 。逐次逼近型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成,从MSB开始,顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较,经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低,在低分辨率( < 12位)时价格便宜,但高精度( > 12位)时价格很高。

    3 并行比较型/串并行比较型(如TLC5510) 。并行比较型AD采用多个比较器,仅作一次比较而实行转换,又称FLash型。由于转换速率极高, n位的转换需要2n - 1个比较器,因此电路规模也极大,价格也高,只适用于视频AD 转换器等速度特别高的领域。串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间,最典型的是由2个n /2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成,用两次比较实行转换,所以称为Halfflash型。

    4 Σ-Δ调制型(如AD7701) 。Σ- Δ型ADC以很低的采样分辨率( 1位)和很高的采样速率将模拟信号数字化,通过使用过采样、噪声整形和数字滤波等方法增加有效分辨率,然后对ADC输出进行采样抽取处理以降低有效采样速率。Σ-Δ型ADC的电路结构是由非常简单的模拟电路和十分复杂的数字信号处理电路构成。

    5 电容阵列逐次比较型。电容阵列逐次比较型AD在内置DA转换器中采用电容矩阵方式,也可称为电荷再分配型。一般的电阻阵列DA转换器中多数电阻的值必须一致,在单芯片上生成高精度的电阻并不容易。如果用电容阵列取代电阻阵列,可以用低廉成本制成高精度单片AD转换器。最近的逐次比较型AD转换器大多为电容阵列式的。

    6 压频变换型(如AD650) 。压频变换型是通过间接转换方式实现模数转换的。其原理是首先将输入的模拟信号转换成频率,然后用计数器将频率转换成数字量。从理论上讲这种AD的分辨率几乎可以无限增加,只要采样的时间能够满足输出频率分辨率要求的累积脉冲个数的宽度。其优点是分辨率高、功耗低、价格低,但是需要外部计数电路共同完成AD转换。

    数模转换器(DAC)的基本原理 

    DAC的内部电路构成无太大差异,一般按输出是电流还是电压、能否作乘法运算等进行分类。大多数DAC由电阻阵列和n个电流开关(或电压开关)构成。按数字输入值切换开关,产生比例于输入的电流(或电压) 。此外,也有为了改善精度而把恒流源放入器件内部的。DAC分为电压型和电流型两大类,电压型DAC有权电阻网络、T型电阻网络和树形开关网络等;电流型DAC有权电流型电阻网络和倒T型电阻网络等。












    本文转自张昺华-sky博客园博客,原文链接:http://www.cnblogs.com/sky-heaven/p/5693057.html,如需转载请自行联系原作者

    展开全文
  • 一种改进的模数转换电路,文小明,张晓莹,本文通过研究并行和逐次逼近模数转换器的特点,提出了一种新的改进电路方案,并给出了详细的设计思路,最后通过理论分析,总结了
  • 本文对模数转换器(ADC)的原理、结构和使用进行了介绍。

    目录

    【本文为百问网&韦东山【物联网智能家居实战训练营】学习笔记系列】


    引言

    模数转换器(ADC)是嵌入式开发中重要的常见外设。MCU通过它感知外界环境变化,进行对应处理,实现各种功能。

    1 ADC的理论知识

    自然界的信号几乎都是模拟信号,为了方便计算机存储、处理,需要将模拟信号(连续信号)转换为数字信号(离散信号),将模拟信号转换为数字信号的器件就叫模数转换器(Analogto-Digital Converter,ADC)。

    ADC按原理可分为:

    • 并行比较型 A/D 转换器(FLASH ADC)
    • 逐次比较型 A/D 转换器(SAR ADC)
    • 双积分式 A/D 转换器(Double Integral ADC)。

    A/D转换过程通常为4步:采样、保持、量化和编码。A/D转换过程如图1 所示。

    图1  A/D 转换过程

    采样是对模拟信号周期性地抽取样值,使模拟信号转化为时间上离散的脉冲信号。采样频率(fs)越高,采样值越接近模拟信号。为确保采样后的信号能够还原模拟信号,采样频率应满足香农-奈奎斯特(Shannon & Nyquist)采样定律,即有

    f_{s}\geqslant 2f_{Imax}

    式中,f_{s}为采样频率,f_{Imax}为模拟信号的最高截止频率。

     ADC主要有三个性能指标:分辨率、转换时间和转换精度。

    • 分辨率:又称为转换精度,指ADC能分辨的最小电压,通常使用二进制有效位表示,反应ADC 对输入模拟量微小变化的分辨能力。当最大输入电压一定时,位数越多,分辨率越高。例如一个12位的ADC,参考电压为3.3V,则其能分辨的最小电压为:3.3/212 = 0.8𝑚V
    • 转换时间:其倒数为转换速率,指ADC从控制信号到来开始,到输出端得到稳定的数字信号所经历的时间。转换时间通常与ADC类型有关,双积分型ADC的转换时间一般为几十毫秒,属于低速ADC; 逐次逼近型ADC的转换时间一般为几十微妙,属于中速ADC;并联比较型ADC的转换时间一般为几十纳秒,属于高速ADC。
    • 转换精度:指ADC输出的数字量所表示的模拟值与实际输入的模拟量之间的偏差,通常为1个或半个最小数字量的模拟变化量,表示为1LSB或1/2LSB。

    2 STM32的ADC

    STM32F10x系列内部有三个12位逐次逼近型ADC,拥有多达18个通道,可测量16个外部模拟输入源和2 个内部信号源的A/D转换。每个通道的A/D转换可采用单次、连续、扫描或间断模式执行。ADC的的转换结果为12位的二进制数,可按左对齐或右对齐存储在16位数据寄存器中。ADC具有模拟看门狗特性,允许应用程序检测输入电压是否超过用户自定义的阈值上限或下限。

    2.1 ADC内部结构

    如图2 所示,STM32的ADC组成可分为七部分。

    (1)ADC参考电压引脚

    VDDA和VSSA为专门为模拟电路设计的独立电源,用于过滤和屏蔽来自PCB上的毛刺和干扰。ADC为提高转换精确度,使用VDDA和VSSA供电。 VREF+和VREF-为ADC基准参考电压(Voltage Reference),将输入的待测量电压与基准参考电压比较,从而得知测量电压的大小。基准参考电压的准确度,直接影响测量结果,在高要求场合,通常使用独立的电压基准芯片提供参考电压。

    一 般情况下,将VREF+与VDDA连接,VREF-与VSSA连接,得到3.3V的参考电压。如果想测量更高电压,比如5V电压。可以使用输入范围较大的ADC外置ADC芯片,通过\textup{I}^{2}\textup{C}等接口将测量结果返回给MCU。也可以使用简单的电阻分压,分压到3.3V以下,将采集的电压再按比例换算,得到实际电压。

    (2)ADC输入引脚

    ADCx_IN0~ADCx_IN15为ADC的输入信号通道,每个输入通道连接一个GPIO引脚。需要GPIO设置为 对应模拟输入的复用模式。

    (3)ADC通道

    STM32的ADC有16个模拟输入通道,可分为两组模式进行使用和规划。

    • 规则通道组:最多支持16个通道,在该组的ADC通道,根据序列寄存器SQRx(x=1~3)的配置顺序,依次转换。如表1所示,SQR3控制通道顺序1~6,SQR2控制通道顺序7~12,SQR1控制 通道顺序13~16。

    表1 规则通道序列寄存器

    • 注入通道组:最多支持4个通道,在该组的ADC通道,根据注入序列寄存器JSQR的配置顺序,抢先 规则通道的ADC转换。如表 27.1.3 所示,JSQR控制通道顺序1~4。

    表2 注入通道序列寄存器

    (4)ADC触发

    A/D转换需要触发信号才能开始工作,触发信号的产生方式通常有两钟。

    • 软件触发:由软件编程控制,使能触发启动位;
    • 外部触发:规则通道组的外部触发源可以是定时器TIM1_CH1~TIM1_CH3、外部中断线EXTI_11等, 通过EXTSEL[2:0]选择触发源,ADC_CR2的EXTRIG位激活;注入通道组的外部触发源可以可以是 定时器TIM1_CH4、外部中断线EXTI_15等,通过JEXTSEL[2:0]选择触发源,ADC_CR2的JEXTTRIG 位激活。

    (5)ADC中断

    ADC在每个通道转换结束后,可产生相应的中断请求。若ADC_CR1寄存器的EOCIE位被置1,注入通道 或规则通道转换结束后,将产生EOC中断;若ADC_CR1寄存器的JEOCIE位被置1,注入通道转换结束后, 将产生JEOC中断;若ADC_CR1寄存器的AWDIE位被置1,超出阈值或低于阈值,将产生AWD中断。

    (6)ADC数据

    ADC在转换结束后,将数据存入相应的数据寄存器。规则通道组中的转换结果,存放在16位的ADC_DR 规则通道数据寄存器中,该寄存器只有一个,因此转换完成后应立即读取出来,以免被覆盖。或者开启DMA模式,将数据直接保存到指定地址的内存里。注入通道组中的转换结果,存放在16位的 ADC_JDRx注入通道数据寄存器中,该寄存器有四个,对应每一个转换通道,不存在覆盖问题。

    ADC转换的结果是一个12位的二进制数,而寄存器是16位的,因此涉及到数据对齐问题。ADC对齐方式有左对齐和右对齐两种,通常使用右对齐方式。

    (7)ADC时钟

    ADC时钟ADCCLK由APB2(PLCK2)经ADC预分频器分频得到,分频值 可设置为2n(1≤n≤4)。APB2总线时钟通常为72MHz,根据《参考手册》可知,ADC最大工作频率为14MHz, 因此通常设置分频值为6,ADCCLK为12MHz。 A/D转换在采样时信号需要保持一段时间,采样时间越长,转换结果越稳定,但转换速率也就越慢。 STM32的ADC每个通道的采样时间都可以进行设置,可设置为采样周期的1.5倍、7.5倍、13.5倍、28.5倍、 41.5倍、55.5倍、71.5倍或239.5倍。

    2.2 ADC的转换模式

    ADC有四种转换模式:单次模式、连续模式、扫描模式和间断模式。

    • 单次模式:ADC只执行一次转换;
    • 连续模式:当前ADC转换结束后,立即进入下一个转换;
    • 扫描模式:用来扫描一组通道。通道可以来自规则通道组,也可来自注入通道组。开启扫描模式后, ADC将自动扫描该组所有通道,如此时转换模式设置为单次转换,则扫描本组所有通道后,ADC 自动停止;若将转换模式设置为连续模式,则在扫描本组所有通道后,再从第一个通道开始扫描;
    • 间断模式:用来间歇转换一组通道。通道可以来自规则通道组,也可来自注入通道组。假设该组包 含0、1、2、3、5、6、7、8,共8个通道,而设置转换通道数为3,则第一次触发,转换0、1、2通 道;第二次触发,转换3、5、6通道;第三次触发,转换7、8通道,并产生EOC中断。

    3 ADC试验的软件设计思路

    当采用103MINI开发板进行ADC实验时,通过使用ADC采集按键的电压,体验ADC的功能效果。 软件设计思路如下:

    1) 初始化ADC属性相关参数:数据对齐方式、工作模式、触发源等;

    2) 初始化ADC涉及的硬件相关参数:相关时钟、引脚、DMA、中断等;

    3) 编写ADC转换完成中断处理函数,通知ADC转换完成;

    4) 主函数编写控制逻辑:通过按键,启动ADC采集,ADC后的数据通过DMA直接存放到指定内存地址。

    4 结语

    本文对模数转换器(ADC)的原理、结构和使用进行了介绍。

    展开全文
  • 文中设计了一种梳状滤波器,该滤波器用于Δ-∑模数转换器中数字滤波器的第一级,以级联结构实现,在每一级中采用多相分解结构,以此减小滤波器的功耗和面积。滤波器电路采用Verilog HDL设计,通过ModelSim进行调试与...
  • AD转换器种类-模数转换的方法-模数转换原理,下面简要介绍常用的几种模数转换类型的基本原理及特点:积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、∑-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。  转换器种类1)积分...
  • Data Translation推出三款高分辩率数据...DT9836系列每通道的频率为225kHz,每个2.5MHz带宽输入具有跟踪保持及模数转换器。该架构消除了通道间的定时误差(相移),从而可以最大采样时钟速率关联6个或12个模拟输入。

空空如也

空空如也

1 2 3 4 5 ... 20
收藏数 2,321
精华内容 928
关键字:

串并行模数转换器