A/D转换器的作用与主要指标

2023-11-19 理论教育版权反馈

【摘要】：A/D转换器是模拟信号源和CPU之间联系的接口,它的任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号,以便计算机和数字系统进行处理、存储、控制和显示。A/D转换器的主要指标如下所示:分辨率。分辨率反映A/D转换器对输入微小变化响应的能力,通常用数字输出最低位所对应的模拟输入的电平值表示。多数A/D转换器的输出逻辑电平与TTL电平兼容。一般A/D转换器的工作温度范围为。

A/D转换器是模拟信号源和CPU之间联系的接口,它的任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号,以便计算机和数字系统进行处理、存储、控制和显示。在工业控制和数据采集及许多其他领域中,A/D转换是不可缺少的。

根据转换原理的不同,A/D转换器可以分为以下类型:逐位比较型、积分型、计数型、并行比较型、电压-频率型等,在应用中主要应根据使用场合的具体要求,按照转换速度、精度、价格、功能以及接口条件等因素而决定选择何种类型。A/D转换器可以以独立芯片或设备形式存在,如ADC0809等;也可以在片上系统的芯片内部出现,而这一点在现在的嵌入式系统中十分常见。如基于Cortex-A8内核的处理器S5PV210具有10通道多路复用ADC,支持最大500K采样率和12位的分辨率。

A/D转换器的主要指标如下所示:

(1)分辨率。分辨率反映A/D转换器对输入微小变化响应的能力,通常用数字输出最低位(LSB)所对应的模拟输入的电平值表示。n位A/D能反应1/2n满量程的模入电平。由于分辨率直接与转换器的位数有关,所以一般也可简单地用数字量的位数来表示分辨率,即n位二进制数,最低位所具有的权值就是它的分辨率。

值得注意的是,分辨率与精度是两个不同的概念,不要把两者相混淆。即使分辨率很高,也可能由于温度漂移、线性度等原因而使其精度不够高。

(2)精度。精度有绝对精度(Absolute Accuracy)和相对精度(Relative Accuracy)两种表示方法。

①绝对误差。在一个转换器中,对应于一个数字量的实际模拟输入电压和理想的模拟输入电压之差并非是一个常数。我们把它们之间的差的最大值,定义为“绝对误差”。通常以数字量的最小有效位(LSB)的分数值来表示绝对误差,例如±1LSB等。绝对误差包括量化误差和其他所有误差。(www.chuimin.cn)

②相对误差。是指整个转换范围内,任一数字量所对应的模拟输入量的实际值与理论值之差,用模拟电压满量程的百分比表示。例如,满量程为10V,10位A/D芯片,若其绝对精度为±1/2LSB,则其最小有效位的量化单位:9.77mV,其绝对精度为=4.88mV,其相对精度为0.048%。

(3)转换时间。转换时间是指完成一次A/D转换所需的时间,即由发出启动转换命令信号到转换结束信号开始有效的时间间隔。转换时间的倒数称为转换速率。例如AD570的转换时间为25us,其转换速率为40KHz。

(4)电源灵敏度。电源灵敏度是指A/D转换芯片的供电电源的电压发生变化时,产生的转换误差。一般用电源电压变化1%时相当的模拟量变化的百分数来表示。

(5)量程。量程是指所能转换的模拟输入电压范围,分单极性、双极性两种类型。例如,单极性量程为0～+5V,0～+10V或者0～+20V;双极性量程为-5～+5V或者-10～+10V。

(6)输出逻辑电平。多数A/D转换器的输出逻辑电平与TTL电平兼容。在考虑数字量输出与微处理的数据总线接口时,应注意是否要三态逻辑输出,是否要对数据进行锁存等。

(7)工作温度范围。由于温度会对比较器、运算放大器、电阻网络等产生影响,故只在一定的温度范围内才能保证额定精度指标。一般A/D转换器的工作温度范围为(0℃～70℃)。

A/D转换器的作用与主要指标

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