如何进行AD模数转换呢

什么是模拟信号和数字信号呢？
如何进行AD模数转换呢？AD转换的主要性能指标是什么？

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荣徽

2022-1-20 14:41:59

什么是模拟信号（analog）和数字信号（digital）？

模拟信号是指用连续变化的物理量所表达的信息，如温度、湿度、压力、长度、电流、电压等等，我们通常又把模拟信号称为连续信号，它在一定的时间范围内可以有无限多个不同的取值。而数字信号是指在取值上是离散的、不连续的信号。
如何进行模数转换（A/D）？

模拟信号由传感器转换为电信号，经过放大送入AD转换器转换为数字量
一个完整的采样过程必须经过采样保持量化和编码四部分电路

A/D转换器和D/A转换器是模拟量输入和模拟量输出通路中的核心部件。在实际控制系统中，各种非电物理量需要由各种传感器把它们转换成模拟电流或电压信号后，才能加到A/D转换器转换成数字量。
一般来说，传感器的输出信号只有微伏或毫伏级，需要采用高输入阻抗的运算放大器将这些微弱的信号放大到一定的幅度，有时候还要进行信号滤波，去掉各种干扰和噪声，保留所需要的有用信号。送入A/D转换器的信号大小与A/D转换器的输入范围不一致时，还需进行信号预处理。

若测量的模拟信号有多路，需要采用多通道adc芯片
A/D转换的两个主要性能指标：转换精度，转换速度

分辨率是指一个ADC转换的精度，位数越高转换的精度则越高。例如10位的TLC1543，输入信号最大值为5v，5v/(2^10-1)=0.004887v,则TLC1543所能区分的最小电压即是0.004887v。
转换时间是指A/D转换器从转换控制信号到来开始，到输出端得到稳定的数字信号所经过的时间。A/D转换器的转换时间与转换电路的类型有关。不同类型的转换器转换速度相差甚远。其中并行比较A/D转换器的转换速度最高，8位二进制输出的单片集成A/D转换器转换时间可达到50ns以内，逐次比较型A/D转换器次之，它们多数转换时间在10～50s以内，间接A/D转换器的速度最慢，如双积分A/D转换器的转换时间大都在几十毫秒至几百毫秒之间。在实际应用中，应从系统数据总的位数、精度要求、输入模拟信号的范围以及输入信号极性等方面综合考虑A/D转换器的选用。

参考电压

模数转换器的参考电压是将模拟电压值转换为数字值的电压基准。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小，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，即模数转换器可进行转换的电压范围为：0V到REF（引脚输入的参考电压），输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小
REF+接5v电压，REF-接GND，即表示满量程为5v，最小刻度为0
集成主要带来的方便，由于工艺的限制往往不能发挥转换器的最佳性能，如果选择合适的外部电压基准源，则可以较好地发挥出ADC的性能
对于电压基准源的选择主要指标有两个，初始精度和温度漂移
如何根据设计来选择合适的位数的AD或DA芯片：
主要是根据您的系统所需要到频率和精度所决定的。
首先确定信号的工作频率，选择能够满足采样速度的AD或DA，
其次确定信号的幅值，选择能够提供足够输入/输入范围的ADC，同时可根据需要的精度或允许的误差范围选择放大器的位数。
还有输入/输入为差分或者单端，输入的信号的路数，有无内置参考源，内置缓冲等等都可以作为选择的标准。

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