1. ad轉(zhuǎn)換器的分類

    下面簡要介紹常用的幾種類型的基本原理及特點(diǎn)：積分型、逐次逼近型、并行比較型/串并行型、σ-δ調(diào)制型、電容陣列逐次比較型及壓頻變換型。

    1）積分型（如tlc7135）

    積分型ad工作原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間(脈沖寬度信號(hào))或頻率(脈沖頻率),然后由定時(shí)器/計(jì)數(shù)器獲得數(shù)字值。其優(yōu)點(diǎn)是用簡單電路就能獲得高分辨率,但缺點(diǎn)是由于轉(zhuǎn)換精度依賴于積分時(shí)間,因此轉(zhuǎn)換速率極低。初期的單片ad轉(zhuǎn)換器大多采用積分型,現(xiàn)在逐次比較型已逐步成為主流。

    2）逐次比較型（如tlc0831）

    逐次比較型ad由一個(gè)比較器和da轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成,從msb開始,順序地對(duì)每一位將輸入電壓與內(nèi)置da轉(zhuǎn)換器輸出進(jìn)行比較,經(jīng)n次比較而輸出數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點(diǎn)是速度較高、功耗低,在低分辯率（<12位）時(shí)價(jià)格便宜,但高精度（>12位）時(shí)價(jià)格很高。

    3）并行比較型/串并行比較型（如tlc5510）

    并行比較型ad采用多個(gè)比較器,僅作一次比較而實(shí)行轉(zhuǎn)換,又稱flash(快速)型。由于轉(zhuǎn)換速率極高,n位的轉(zhuǎn)換需要2n-1個(gè)比較器,因此電路規(guī)模也極大,價(jià)格也高,只適用于視頻ad轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領(lǐng)域。

    串并行比較型ad結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間,最典型的是由2個(gè)n/2位的并行型ad轉(zhuǎn)換器配合da轉(zhuǎn)換器組成,用兩次比較實(shí)行轉(zhuǎn)換,所以稱為 half flash(半快速)型。還有分成三步或多步實(shí)現(xiàn)ad轉(zhuǎn)換的叫做分級(jí)（multistep/subrangling）型ad,而從轉(zhuǎn)換時(shí)序角度又可稱為流水線（pipelined）型ad,現(xiàn)代的分級(jí)型ad中還加入了對(duì)多次轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字運(yùn)算而修正特性等功能。這類ad速度比逐次比較型高,電路規(guī)模比并行型小。

    4）σ-δ(sigma?/font>delta)調(diào)制型（如ad7705）

    σ-δ型ad由積分器、比較器、1位da轉(zhuǎn)換器和數(shù)字濾波器等組成。原理上近似于積分型,將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間(脈沖寬度)信號(hào),用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。電路的數(shù)字部分基本上容易單片化,因此容易做到高分辨率。主要用于音頻和測量。

    5）電容陣列逐次比較型

    電容陣列逐次比較型ad在內(nèi)置da轉(zhuǎn)換器中采用電容矩陣方式,也可稱為電荷再分配型。一般的電阻陣列da轉(zhuǎn)換器中多數(shù)電阻的值必須一致,在單芯片上生成高精度的電阻并不容易。如果用電容陣列取代電阻陣列,可以用低廉成本制成高精度單片ad轉(zhuǎn)換器。最近的逐次比較型ad轉(zhuǎn)換器大多為電容陣列式的。

    6）壓頻變換型（如ad650）

    壓頻變換型（voltage-frequency converter）是通過間接轉(zhuǎn)換方式實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的。其原理是首先將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率,然后用計(jì)數(shù)器將頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。從理論上講這種ad 的分辨率幾乎可以無限增加,只要采樣的時(shí)間能夠滿足輸出頻率分辨率要求的累積脈沖個(gè)數(shù)的寬度。其優(yōu)點(diǎn)是分辯率高、功耗低、價(jià)格低,但是需要外部計(jì)數(shù)電路共同完成ad轉(zhuǎn)換。

    2. ad轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)

    1）分辯率(resolution) 指數(shù)字量變化一個(gè)最小量時(shí)模擬信號(hào)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(shù)字信號(hào)的位數(shù)來表示。

    2）轉(zhuǎn)換速率(conversion rate)是指完成一次從模擬轉(zhuǎn)換到數(shù)字的ad轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間的倒數(shù)。積分型ad的轉(zhuǎn)換時(shí)間是毫秒級(jí)屬低速ad,逐次比較型ad是微秒級(jí)屬中速ad,全并行/串并行型ad可達(dá)到納秒級(jí)。采樣時(shí)間則是另外一個(gè)概念,是指兩次轉(zhuǎn)換的間隔。為了保證轉(zhuǎn)換的正確完成,采樣速率(sample rate)必須小于或等于轉(zhuǎn)換速率。因此有人習(xí)慣上將轉(zhuǎn)換速率在數(shù)值上等同于采樣速率也是可以接受的。常用單位是ksps和msps,表示每秒采樣千/百萬次（kilo / million samples per second）。

    3）量化誤差(quantizing error