怎樣選擇合適的ADC晶元

2011-10-25 16:09:31

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adc

模數轉換器的文章網上非常多，目前自己也在選，這裡把找到的資料彙總整理一下，並加上一些自己的小看法，整理如下：

積分型積分型ad工作原理是將輸入電壓轉換成時間(脈衝寬度訊號)或頻率(脈衝頻率)，然後由定時器/計數器獲得數字值。

逐次比較型

逐次比較型ad由乙個比較器和da轉換器通過逐次比較邏輯構成，從msb開始，順序地對每一位將輸入電壓與內建da轉換器輸出進行比較，經n次比較而輸出數字值。其電路規模屬於中等。

並行比較型/串並行比較型

並行比較型ad採用多個比較器，僅作一次比較而實行轉換，又稱flash(快速)型。由於轉換速率極高，n位的轉換需要2n-1個比較器。

串並行比較型

half flash(半快速)型：是由2個n/2位的並行型ad轉換器配合da轉換器組成，用兩次比較實行轉換。

三步或多步實現ad轉換的叫做分級（multistep/subrangling）型ad，而從轉換時序角度又可稱為流水線（pipelined）型ad，現代的分級型ad中還加入了對多次轉換結果作數字運算而修正特性等功能。

σ-δ調製型

σ-δ型ad由積分器、比較器、1位da轉換器和數字濾波器等組成。原理上近似於積分型，將輸入電壓轉換成時間(脈衝寬度)訊號，用數字濾波器處理後得到數字值。

壓頻變換型

壓頻變換型是通過間接轉換方式實現模數轉換的。將輸入的模擬訊號轉換成頻率，然後用計數器將頻率轉換成數字量。

優點缺點分析：

我們選型的時候一般需要考慮以下一些引數：

確定a/d轉換器的精度：精度是反映轉換器的實際輸出接近理想輸出的精確程度的物理量。

分辯率(resolution) 指數字量變化乙個最小量時模擬訊號的變化量，定義為滿刻度與2n的比值。分辯率又稱精度，通常以數碼訊號的位數來表示。

量化誤差 (quantizing error) 由於ad的有限分辯率而引起的誤差，即有限分辯率ad的階梯狀轉移特性曲線與無限分辯率ad（理想ad）的轉移特性曲線（直線）之間的最大偏差。通常是1 個或半個最小數字量的模擬變化量，表示為1lsb、1/2lsb。

在轉化過程中，由於存在量化誤差和系統誤差，精度會有所損失。其中量化誤差對於精度的影響是可計算的，它主要決定於a/d轉換器件的位數。

一般把8位以下的a/d轉換器稱為低解析度adc，9~12位稱為中解析度adc，13位以上為高解析度。a/d器件的位數越高，解析度越高，量化誤差越小，能達到的精度越高。

選擇a/d轉換器的轉換速率

轉換速率(conversion rate)是指完成一次從模擬轉換到數字的ad轉換所需的時間的倒數。取樣時間則是另外乙個概念，是指兩次轉換的間隔。為了保證轉換的正確完成，取樣速率 (sample rate)必須小於或等於轉換速率。常用單位是ksps和msps，表示每秒取樣千/百萬次。

選擇合適的量程

模擬訊號的動態範圍較大，有時還有可能出現負電壓。在選擇時，待測訊號的動態範圍最好在a/d器件的量程範圍內。

選擇a/d器件的輸出介面

a/d器件介面的種類很多，有並行匯流排介面的，有spi、i2c、1-wire等序列匯流排介面的。它們在原理和精度上相同，但是控制方法和介面電路會有很大差異。

選擇a/d器件的通道數和封裝

這與系統有關，通道數要滿足整個採集系統的需要。封裝則決定pcb布板的時候的大小，而且在高速應用的時候也影響連線的分布引數。

選擇a/d器件溫度範圍

這僅僅與一些苛刻的環境有關，注意每個ad有固定的應用的溫度範圍。

常用的選型表：