AD转换技术的发展历程及其趋势
模数转换电路发展历程
模数转换电路发展历程模数转换电路（ADC）是一种将模拟信号转换为数字信号的电路。
它在现代电子设备中广泛应用，如通信系统、计算机、音频设备等。
随着技术的进步，ADC的发展历程也经历了几个重要的阶段。
第一个阶段是模拟到数字转换方法的初步发展。
在20世纪50年代和60年代，模拟到数字转换主要采用积分逐级比较（successive approximation）和双积分逐级比较（dual-slope integration）等方法。
这些方法实现了较低的分辨率和较慢的转换速度，但是在当时已经具备了一定的应用价值。
第二个阶段是装填和并行处理技术的引入。
到了20世纪70年代和80年代，随着半导体技术的发展，模数转换电路开始使用集成芯片。
在这个阶段，引入了装填技术，即对输入信号进行样本保持和并行处理，从而提高了转换速度和分辨率。
在这个阶段出现了很多重要的ADC芯片，例如美国Analog Devices公司的AD7541、AD574等。
第三个阶段是ΔΣ调制技术的应用。
到了20世纪90年代和21世纪初，随着微电子技术的飞速发展，ADC的性能有了很大的提高。
在这个阶段，ΔΣ调制技术被广泛应用于ADC，它通过过采样和数字滤波器实现了高精度和高速的转换。
这种技术在音频设备、通信系统等领域得到广泛应用。
此外，随着电子设备微型化的趋势，ADC也朝着小型化、低功耗的方向发展。
第四个阶段是混合信号ADC的崛起。
随着移动通信、无线通信和传感器技术的迅猛发展，对于混合信号芯片的需求越来越大。
因此，混合信号ADC也成为了当前ADC技术研究和应用的热点之一。
混合信号ADC是指将模拟信号和数字信号处理电路集成在一起的ADC，它可以实现更高的集成度和更低的功耗。
总的来说，随着技术的进步和需求的变化，模数转换电路经历了从初级的模拟到数字转换方法到装填和并行处理技术，再到ΔΣ调制和混合信号技术的发展，实现了从低分辨率、低速度到高分辨率、高速度的转换。
ad转换的工作原理
ad转换的工作原理AD转换（Analog-to-Digital Conversion）是将模拟信号转换为数字信号的过程。
在现代电子设备中，AD转换是一项非常重要的技术，它广泛应用于通信、音频、视频、传感器等领域。
本文将介绍AD转换的工作原理，并探讨其在实际应用中的重要性和挑战。
一、AD转换的基本原理AD转换的基本原理是通过对连续的模拟信号进行采样和量化，将其转换为离散的数字信号。
这个过程可以分为三个主要步骤：采样、量化和编码。
1. 采样：采样是将连续的模拟信号在时间上进行离散化，以便能够对其进行处理和分析。
采样的频率决定了信号在时间上的离散程度，常用的采样频率有44.1kHz、48kHz等。
2. 量化：量化是将连续的模拟信号转换为一系列离散的取值。
量化的目的是将连续的信号分割为有限个离散级别，以便能够用有限的位数表示。
量化级别的数量决定了数字信号的精度，常用的量化级别有8位、16位、24位等。
3. 编码：编码是将量化后的离散信号转换为二进制码。
编码的目的是将离散的取值映射到对应的二进制数值，以便能够存储和处理。
常用的编码方式有二进制补码、格雷码等。
二、AD转换的重要性AD转换在现代电子设备中具有重要的作用，主要体现在以下几个方面：1. 信息传输：在通信系统中，模拟信号需要经过AD转换后才能被数字设备处理和传输。
例如，在手机通话过程中，声音信号经过手机内部的AD转换器转换为数字信号，然后通过网络传输到对方手机进行解码和播放。
2. 音频处理：在音频设备中，AD转换器将声音信号转换为数字信号后，可以对其进行各种处理，如音量调节、音效处理等。
这样一来，用户可以根据自己的需求调整音频效果，提升听觉体验。
3. 视频处理：在视频设备中，AD转换器将模拟的视频信号转换为数字信号后，可以对其进行压缩、编码、解码等处理，以便能够存储和传输。
这样一来，用户可以通过各种数字设备观看高清视频，享受更好的视觉效果。
4. 传感器应用：在传感器领域，AD转换器可以将各种模拟传感器输出的信号转换为数字信号，以便能够进行数字信号处理和分析。
全球adc企业发展历史
全球adc企业发展历史全球ADC（模数转换器）企业发展历史第一章：起步阶段ADC（模数转换器）是一种能够将模拟信号转换为数字信号的电子器件。
全球ADC企业的发展历史可以追溯到20世纪中叶。
在当时，电子技术的发展刚刚起步，ADC还处于实验室阶段。
不同国家的研究机构和大学开始尝试开发自己的ADC技术，并进行初步的应用研究。
第二章：技术突破与商业化随着电子技术的进一步发展，ADC技术也取得了重要突破。
20世纪60年代，美国的一家研究机构成功研制出了第一款商用ADC产品，并开始向市场推广。
这标志着ADC技术的商业化进程开始。
其他国家的企业也纷纷跟进，开始研发和生产自己的ADC产品。
第三章：全球市场竞争进入20世纪70年代，全球ADC企业的竞争逐渐加剧。
各家企业纷纷推出更加先进的ADC产品，提高转换精度和速度，并降低功耗和成本。
美国、日本和欧洲等地的企业成为全球ADC市场的主要竞争者，他们不断地进行技术创新和产品升级，以争夺市场份额。
第四章：技术革新与应用拓展在21世纪初，随着移动通信、数字音频、工业自动化等领域的快速发展，全球ADC企业面临着新的机遇和挑战。
为了满足不断增长的市场需求，企业们不断进行技术革新，推出了更高性能、更适用于特定应用场景的ADC产品。
同时，他们也积极探索新的应用领域，如医疗设备、汽车电子等。
第五章：全球合作与竞争格局随着全球化的进程，全球ADC企业之间的合作与竞争日益加剧。
一方面，各家企业通过技术交流、合作研发等方式加强合作，共同推动ADC技术的进步；另一方面，他们也在市场竞争中争夺地盘，推出具有竞争力的产品，争夺用户的青睐。
第六章：未来展望与挑战展望未来，全球ADC企业面临着新的机遇和挑战。
随着物联网、人工智能等领域的快速发展，对高性能、低功耗的ADC产品的需求将不断增加。
同时，新的技术和新的竞争者也将不断涌现，对现有企业构成挑战。
因此，全球ADC企业需要不断创新，加强合作，以应对未来的发展。
单片机的 ad的原理
单片机的 ad的原理
单片机(简称MCU)的AD转换器是一种电路模块，用于将模拟量（连续变化的信号）转换为数字量（离散的数值）。
单片机的AD转换原理如下:
1. 采样：AD转换开始时，首先需要对输入信号进行采样。
采样是指将连续的模拟信号在一定周期内进行离散化，获取一系列采样值。
2. 量化：采样得到的连续信号是模拟量，而单片机内部是通过数字量进行处理的，所以需要将模拟量转换为数字量。
这个过程称为量化。
量化是将连续的模拟信号分割为若干等间隔的电平，并将其与特定数量的离散级别相对应。
3. 编码：量化后的信号是模拟量对应的数字量，但数字量无法直接处理。
因此需要进行编码，将其转换为二进制码。
常用的编码方式是二进制编码、格雷码等。
4. 校准：由于硬件的不完美性或者环境因素的影响，AD转换器存在一定的误差。
因此需要进行校准操作，将转换的数字量与实际输入信号之间的误差进行修正。
5. 输出：经过上述步骤，AD转换器将模拟信号成功地转换为数字信号，并输出给单片机的输入引脚。
单片机可以通过读取输入引脚的数值来获取模拟量的数字表示。
总结：单片机的AD转换原理是通过采样、量化、编码、校准等步骤将模拟信号转换为数字信号，并输出给单片机进行处理。
电路中的AD转换与DA转换
电路中的AD转换与DA转换在当今信息时代，电子设备已经渗透到我们生活的方方面面。
而这些电子设备的运作离不开AD转换（模数转换）和DA转换（数模转换）这两个关键环节。
本文将介绍AD转换和DA转换的原理、应用以及相关技术发展。
一、AD转换AD转换是模拟信号转换为数字信号的过程。
在电子设备中，传感器等设备输出的信号多为模拟信号，需要通过AD转换将其转换成数字信号，才能由电子器件进行处理和存储。
AD转换器通常由采样器、量化器和编码器组成。
采样器的作用是将模拟信号在一定的时间间隔内取样，量化器将取样的模拟信号分成有限个离散值进行量化，编码器将量化后的离散值转换成二进制数字信号。
通过这一过程，AD转换器能够将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。
AD转换器广泛应用于各个领域，如音频、视频、电力系统等。
在音频领域，AD转换器用于将声音等模拟信号转换为数字信号，实现录音、播放等功能。
在电力系统中，AD转换器用于电能计量、监测等方面。
二、DA转换DA转换是数字信号转换为模拟信号的过程。
数字信号由计算机或其他数字系统处理和存储，而大部分外围设备如音箱、显示器等则需要模拟信号进行驱动。
DA转换器通常由数字信号输入端和模拟输出端组成。
数字信号输入端接收来自计算机或其他数字系统的数字信号，将数字信号按照一定的波形进行放大、滤波等处理后，经过模拟输出端输出为模拟信号。
这样，数字系统生成的数字信号便可以控制外围设备的模拟输出。
DA转换器广泛应用于音频设备、显示设备等领域。
在音频设备中，DA转换器用于将计算机中存储的音频文件转换为模拟信号，通过音箱输出高质量的音乐。
在显示设备中，DA转换器则将计算机生成的数字图像信号转换为模拟信号，驱动显示器显示各种图像。
三、技术发展随着科技的不断进步，AD转换与DA转换技术也得到了快速的发展与创新。
目前，高速、高精度、低功耗、小型化是AD转换与DA转换技术的发展方向。
在AD转换技术方面，新型的Delta-Sigma调制技术、超大规模集成电路技术等被广泛应用，提高了AD转换器的精度和信噪比。
AD转化芯片的工作原理及应用
AD转化芯片的工作原理及应用1. 工作原理AD转化芯片（Analog-to-Digital Converter, ADC）是一种将模拟信号转换为数字信号的电子器件。
它的工作原理基于采样和量化两个步骤。
1.1 采样AD转化芯片首先对输入的模拟信号进行采样，即将连续的模拟信号在时间上离散化。
采样的频率决定了芯片能够处理的最高频率信号，这也是AD转化芯片的重要参数之一。
常见的采样方式有均匀采样和非均匀采样。
1.2 量化在采样后，AD转化芯片将采样得到的模拟信号转换为数字信号。
量化过程是将连续的模拟信号分为若干个离散的量化水平，例如8位ADC可将模拟信号分为256个不同的量化水平。
量化的精度决定了AD转化芯片的分辨率，常见的精度有8位、10位、12位等。
2. 应用2.1 信号处理系统AD转化芯片在信号处理系统中扮演着重要的角色。
模拟信号可以通过AD转化芯片转换为数字信号后，通过数字处理器进行各种算法处理，如滤波、变换、编码等。
这样可以提高信号的处理效率和精度，并方便信号的存储和传输。
2.2 传感器接口AD转化芯片经常用于传感器接口。
各种传感器产生的模拟信号可以通过AD转化芯片转换为数字信号，方便后续的数据处理和分析。
常见的传感器包括温度传感器、压力传感器、光敏传感器等。
2.3 仪器仪表AD转化芯片广泛应用于各种仪器仪表中。
例如多用途示波器、频谱分析仪等都需要将输入的模拟信号转换为数字信号进行处理和显示。
AD转化芯片在仪器仪表中能够提供高精度和快速的信号转换能力。
2.4 通信系统在通信系统中，AD转化芯片用于将模拟信号转换为数字信号进行数字调制和解调。
这样可以方便信号的传输和处理，提高通信系统的效率和可靠性。
常见的应用包括调制解调器、无线通信设备等。
3. 优势AD转化芯片具有以下几个优势：•精度高：AD转化芯片能够提供高精度的模拟信号转换，满足各种应用的需求。
•速度快：AD转化芯片可以快速地将模拟信号转换为数字信号，适用于高速数据处理和传输。
ad转换器工作原理
ad转换器工作原理
AD转换器是将模拟信号转换为数字信号的电子器件。
它的工作原理可以简要描述为以下几个步骤：
1. 采样：AD转换器首先将连续的模拟信号进行采样，即在一定的时间间隔内获取模拟信号的离散样本。
采样过程中，模拟信号的幅度会被量化为一组离散的数值。
2. 量化：在量化阶段，AD转换器将每个采样点的模拟信号幅度映射到一组数字取值中。
这个过程中，AD转换器使用一组固定的量化电平，将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
量化电平的数目和分辨率决定了转换器的精度。
3. 编码：量化后的数字信号需要进行编码，将其转换为二进制形式的数字信号。
编码过程中，AD转换器使用二进制编码方式，将每个量化后的数字信号映射到相应的二进制编码。
4. 输出：经过采样、量化和编码后，AD转换器将数字信号输出到接收端，供后续数字系统进行处理和分析。
输出的数字信号可以被用于数字信号处理、存储和传输等应用。
需要注意的是，AD转换器的性能受到多种因素的影响，如采样率、分辨率、信噪比等。
较高的采样率和分辨率可以提高转换器的精度和灵敏度，而较低的信噪比可能会导致转换过程中的误差和失真。
因此，在实际应用中，需要根据具体需求选择适合的AD转换器。
ADC研究背景意义现状及发展趋势
ADC研究背景意义现状及发展趋势ADC（Analog-to-Digital Converter）是模拟到数字转换器的英文缩写。
它是一种电子设备，能够将模拟信号转换为对应的数字信号。
ADC在现实生活中广泛应用于多个领域，包括通信、医疗、测量仪器等。
本文将从研究背景、意义、现状和发展趋势四个方面来探讨ADC的发展。
研究背景：ADC的研究起源于20世纪50年代，当时电子技术的快速发展需要将模拟信号转换为数字信号，以便进行数字信号处理和存储。
最初的ADC是基于模拟电路设计的，随着技术的进步，出现了数字电路设计的ADC。
近年来，随着移动通信和物联网技术的快速发展，对高速、高精度、低功耗的ADC的需求越来越大，促使ADC技术不断创新和发展。
意义：ADC在现代电子设备中具有重要的意义。
首先，它能将模拟信号转换为数字信号，为数字信号处理提供输入。
其次，ADC在通信领域起到了连接模拟世界和数字世界的桥梁作用，将模拟信号转换为数字信号后进行数字信号处理和传输。
此外，在医疗领域，ADC的应用使得医学图像和信号可以被数字设备进行处理和分析，提高了医疗诊断的准确性和效率。
现状：目前，ADC技术已经非常成熟，从最早的低速、低精度的ADC发展到今天的高速、高精度的ADC。
常见的ADC类型包括逐次逼近型（SAR）ADC、逐量积累型（Sigma-Delta）ADC和平行型ADC。
其中，SAR ADC是应用最广泛的一种类型，具有简单的架构、低功耗、较高的分辨率和转换速度。
发展趋势：在未来，ADC的发展将朝着以下几个方向发展。
首先，高速高精度的ADC将是一个主要的发展趋势。
随着通信技术的进步，对高速数据传输和处理的需求越来越大，ADC需要具备更高的转换速度和更精确的分辨率。
其次，低功耗的ADC也是未来的发展方向，特别是在物联网设备、传感器网络等大规模应用中，低功耗是一个非常重要的考虑因素。
此外，集成度的提高也是ADC的发展方向之一，通过集成更多的功能和特性，实现更小的尺寸和更高的性能，满足现代电子设备的需求。
数模转换芯片发展趋势
数模转换芯片发展趋势数模转换芯片就是将离散的数字量转换为连接变化的模拟量，实现该功能的电路或器件称为数模转换电路，通常称为D/A转换器或DAC。
D/A转换器基本上由4个部分组成，即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。
以下是数模转换芯片发展趋势分析。
数模转换芯片发展趋势谈到数字处理芯片，单片机、DSP、微处理器、FPGA，这几样芯片可谓是数字处理领域内无法永远无法缺少的角色了。
当我们认真的去理解这几个芯片的时候，又可以发现前三样(单片机、DSP、微处理器)，在无论是架构还是工作模式上他们都大同小异，其基本原理是:从RAM中取出编码的代码，通过译码控制ALU、数据RAM、寄存器等等实现逻辑和数字运算，或者是在前一个指令代码中修改下一个指令代码地址完成跳转等控制功能。
正因为这样，笔者一般习惯性的将它们统称为处理器芯片。
任何一个比较复杂的运算任务都可以被拆分为N个简单的基本指令，例如:for循环语句可以使用loop指令完成，乘法可以通过循环相加来实现(当然了，DSP就不用考虑这种乘法的拆分，它内部复杂的运算指令可以直接进行乘法等复杂运算)。
这种芯片的工作模式最大的特点就是任务的顺序进行:两个模块无法完成同时进行工作。
虽然现代的操作系统有了分时调用和多线程并行处理的功能，但是在事实上，这种所谓的并行处理其实仍然是顺序进行的，只是调用时间比较短让人看起来显得是两个或者是多个程序在同时进行工作。
总而言之，这种处理器的优点是它的通用性，即基本上能实现任何的算法功能。
但是这种通用性牺牲了它的高性能。
而且，顺序处理的行为很难满足某些场合下需要极强的实时性和并行性的要求，比如在一些需要短时间内高速处理大量的图片运算的时候，就会显得'忙不过来'。
相比之下，FPGA就显得跟前者完全不同。
学过数字电路的同学想必都会有些许的搭建逻辑电路的经历，流水灯、计数器、数码管等等都是这种数字电路的产物。
这种搭建电路的方式有着极大的局限性:搭建一个复杂的逻辑电路需要很多的逻辑门，通过搭建数字逻辑芯片来实现基本上是不可能的。
ADC和DAC工作原理比较和发展现状
维普资讯
模 拟 量进 行检 测 、 算 和 控 制 ， 需 要 一 个模 拟 量 与 运 就 一 数字 量 之 间 的相 互 转 换 的 过 程 。 即 常 常需 要 将 模 拟
样值转换 为数 字信号 ， 这就需 要对模 拟 信号进 行取
样。为了保证转换 的准确性 ， 要求在转换过程中取样
值保持不变 ， 这就是保持过程 取样 一 保持 电路 的输 出信号仍然是模拟信 号， 苦用 一 个测量单位 测量并
２２ ４一位 Ｄ Ｃ ．． Ａ 。一位 Ｄ Ｃ与前 述转换方式全然不 Ａ
同， 它将数字值转换为脉冲宽度调制或频率调制 的输
出， 然后用数字滤波器作平均化而得到一般的电压输
出， 用于音频等场合 。
３Ａ Ｃ和 Ｄ Ｃ的 主要 技 术指 标 Ｄ Ａ
２ １５电容阵列 逐次 比较 型。电容阵列逐次 比较 型 ．． Ａ Ｄ在 内置 Ｄ Ａ转换 器中采用 电容矩 阵方式 ， 可称 也
数 Ｄ Ｃ 由电 阻 阵 列 和 ｎ个 电 流 开 关 （ 电压 开关 ） Ａ 或
双积分是 一种 常用 的 Ａ Ｄ转换 技 术 ， 有精 度 具 高， 抗干扰能力强等优点。但高精度的双积分 Ａ Ｄ芯 片， 价格较贵 ， 增加 了单片机系统 的成本 。 ２ １２逐 次逼近 型 （ Ｔ Ｃ ８ １ 。逐次逼 近 型 Ａ ．． 如 Ｌ ０３ ） Ｄ 由一个比较器和 Ｄ Ａ转换器通过逐次 比较逻辑构成 ， 从 Ｍ Ｂ开始 ， Ｓ 顺序地对每一位将输入 电压与内置 Ｄ Ａ 转换器输 出进行 比较 ， ｎ次比较而输出数字值 。其 经 电路规模属于中等。其 优点是 速度 较高 、 功耗低 ， 在
AD转换及其原理
AD转换及其原理AD转换器（Analog-to-Digital Converter，简称ADC）是将模拟信号转换为数字信号的电子设备。
在现代电子技术中，AD转换器广泛应用于各种领域，如通信、计算机、仪器仪表、医疗设备等。
AD转换的原理是利用一定的电路和算法将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
整个转换过程可以分为三个步骤：采样、量化和编码。
首先是采样过程，即将模拟信号在时间上离散取样。
采样的目的是为了获取一定时间段内的模拟信号的定量表示。
采样率是衡量采样的频率，通常用赫兹（Hz）来表示。
根据采样定理，采样率应该至少是被采样信号中最高频率成分的两倍，以避免采样失真。
接下来是量化过程，即将采样得到的模拟信号转换为离散的数字信号。
采样得到的信号是连续变化的，而存储和处理数字信号时需要离散的数值。
因此，量化是将连续的模拟信号按照一定的规则映射到离散的数字值。
常见的量化方式有线性量化和非线性量化。
线性量化根据信号的幅值和量化级别来进行映射，而非线性量化则根据信号的幅值和概率分布进行映射。
最后是编码过程，即将量化得到的数字信号转换为二进制码。
编码的目的是为了方便数字信号的存储和处理。
常用的编码方式有二进制编码和格雷码。
二进制编码是将每个数字信号对应的离散值用二进制数表示，格雷码则是相邻离散值的编码只有一个位数的变化，以减少编码转换时可能引入的错误。
AD转换器的实现方式有许多种，常见的包括逐次逼近型、并行型和积分型等。
逐次逼近型AD转换器是一种非常常见且常用的转换方式。
它的工作原理是通过逐步逼近的方式将模拟信号与一系列已知的参考电压进行比较，以确定最接近的数字值。
逐次逼近型AD转换器的精度一般由比较次数决定，比较次数越多，精度越高，但转换速度会降低。
除了转换方式，AD转换器的精度也是一个重要的指标。
精度指的是数字输出值和实际输入值之间的误差大小。
常见的精度指标有位数（bit）和有效位数（ENOB）等。
位数是指AD转换器的输出位数，通常越高精度越高，有效位数是指真正用于表示输入信号的有效位数，它比位数少一些，因为AD转换器的输出范围往往比输入信号的范围大一些。
一、AD转换的过程
A/D转换器的基本原理
vO/V 1 7/8 6/8 5/8 4/8 3/8 2/8 1/8 0 未量化 已量化
t
经量化后的信号幅值均为的整数倍，在量化过程中会产生误 差，称为量化误差。最大量化误差=1/8V。
7.3.1
A/D转换器的基本原理
方式二：四舍五入量化方式（舍入量化方式）
取两个离散电平中的相近值作为量化电平。 如果 0V≤vI＜1/16V 则量化为0=0V；
3.125V 3.4375V
比较结果 vI＞vO vI＜vO vI＞vO vI ＞ vO
处 理 （d3）1保留
（d2）1不保留
（d1）1保留 （d0）1保留
1010
1011
7.3.3 逐次逼近型A / D转换器
4位的逐次逼近A/D转换器的原理图
vI C vO＇
1 2 -
+
DAC
H3 &
- +
由R-2R网络型DAC、比较器、SAR三部分组成。
7.3.3 逐次逼近型A / D转换器
2.工作原理
vO DAC VREF=-5V D3 D2 D1 D0 vI + C 逐次逼近 寄存器（SAR） CP
vO/V 4.6875
4.3750 4.0625 3.7500 3.4375 3.1250 2.8125 2.5000 2.1875 1.8750 1.5625 1.2500 0.9375 0.6250 0.3125 0.0000
FF4 1D C1
Q4
FF5 1D C1
Q5
CP
7.3.3 逐次逼近型A / D转换器
例： 逐次逼近型A／D 转换器如图所示。当vI＝1.5V时，问： （1）输出的二进制数D3D2D1D0＝？ （2）转换误差为多少？ （3）如何提高转换精度？
AD转换器的介绍
AD转换器的介绍在仪器仪表系统中，常常需要将检测到的连续变化的模拟量如：温度、压力、流量、速度、光强等转变成离散的数字量，才能输入到计算机中进行处理。
这些模拟量经过传感器转变成电信号（一般为电压信号），经过放大器放大后，就需要经过一定的处理变成数字量。
实现模拟量到数字量转变的设备通常成为模数转换器（ADC）,简称A/ D。
随着集成电路的飞速发展，A/D转换器的新设计思想和制造技术层出不穷。
为满足各种不同的检测及控制需要而设计的结构不同、性能各异的A/D转换器应运而生。
下面讲讲A/D转换器的基本原理和分类根据A/D转换器的原理可将A/D转换器分成两大类。
一类是直接型A/D转换器，将输入的电压信号直接转换成数字代码，不经过中间任何变量；另一类是间接型A/D转换器，将输入的电压转变成某种中间变量（时间、频率、脉冲宽度等），然后再将这个中间量变成数字代码输出。
尽管A/D转换器的种类很多，但目前广泛应用的主要有三种类型：逐次逼近式A/D转换器、双积分式A/D转换器、V/F变换式A/D转换器。
另外，近些年有一种新型的Σ-Δ型A/D转换器异军突起，在仪器中得到了广泛的应用。
逐次逼近式A/D转换器的基本原理是：将待转换的模拟输入信号与一个推测信号进行比较，根据二者大小决定增大还是减小输入信号，以便向模拟输入信号逼进。
推测信号由D/A转换器的输出获得，当二者相等时，向D/A转换器输入的数字信号就对应的时模拟输入量的数字量。
这种A/D转换器一般速度很快，但精度一般不高。
常用的有A DC0801、ADC0802、AD570等。
双积分式A/D转换器的基本原理是：先对输入模拟电压进行固定时间的积分，然后转为对标准电压的反相积分，直至积分输入返回初始值，这两个积分时间的长短正比于二者的大小，进而可以得出对应模拟电压的数字量。
这种A/D转换器的转换速度较慢，但精度较高。
由双积分式发展为四重积分、五重积分等多种方式，在保证转换精度的前提下提高了转换速度。
AD转换
为将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号，A/D转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。
在实际电路中，这些过程有的是合并进行的，例如，取样和保持，量化和编码往往都是在转换过程中同时实现。
一、A/D转换的一般工作过程1.取样与保持取样是将随时间连续变化的模拟量转化为时间离散的模拟量。
取样过程示意图如图7.16所示。
图a中，传输门受取样信号控制，在的脉宽t期间，传输门导通，输出信号为输入信号，而在期间,输出信号。
电路中各信号波形如图b所示。
图7.16取样过程通过分析可以看出，取样信号的频率愈高，所取得信号经低通滤波器后愈能真实的复现输入信号。
合理的取样频率由取样定理（详见信号与系统教材）决定。
将取样电路每次得到的模拟信号转换为数字信号都需要一定的时间，为了给后续的量化编码过程提供一个稳定值，每次取得的模拟信号必须通过保持电路保持一段时间。
取样与保持过程往往是通过取样—保持电路同时完成的。
取样—保持电路的原理图及其输出波形如图7.17所示。
(a)原理图 (b)波形图图7.17 取样－保持电路电路由输入放大器A1、输出放大器A2、保持电容CH和开关驱动电路组成。
电路图中要求A1具有很高的输入阻抗，以减小对输入信号源的影响。
为使保持阶段CH上所存电荷不易泄放，A2也应具有较高输入阻抗，A2还应具有较低的输出阻抗，这样可以提高电路的带负载能力。
一般还要求电路中。
结合图7.17来分析取样—保持电路的工作原理。
在t=t0时，开关S闭合，电容被迅速充电，由于，因此，在时间间隔内是取样阶段。
当t=t1时刻S断开。
若A2的输入阻抗为无穷大、S为理想开关，这样就可认为电容CH没有放电回路，其两端电压保持为不变，图7.17b中的平坦段即为保持阶段。
取样保持电路已有很多种型号的单片集成电路产品。
如双极型工艺的有AD585、AD684；混合工艺的有AD1154、SHC76等。
2. 量化与编码量化为数值量化的简称，就是将取样—保持电路的输出电压，按某种近似方式规划到与之相应的离散电平上的转化过程。
ad和da的原理
ad和da的原理
ad和da分别是模拟信号和数字信号之间的转换过程中使用的
缩写词。
AD转换过程，即模拟信号（Analog Signal）转换为数字信号（Digital Signal）。
在AD转换中，模拟信号首先通过采样（Sampling）将连续的模拟信号转换为离散的信号，然后通过
量化（Quantization）将离散信号的幅值转换为一系列离散的
数值，最后通过编码（Encoding）将这些数值转换为二进制数，以便在计算机系统中传输和处理。
DA转换过程，则是数字信号转换为模拟信号。
在DA转换中，数字信号通过解码（Decoding）将二进制数转换为一系列离散的数值，然后通过数字到模拟转换器（DAC，Digital-to-Analog Converter）将这些离散数值转换为连续的模拟信号，
最终得到模拟信号。
AD和DA的原理是基于模拟信号和数字信号的不同特性来实
现的。
模拟信号是连续的，在时间和幅值上都可以取任意值；而数字信号是离散的，只能取有限个数值。
AD转换将模拟信
号的连续性转换为离散性，通过采样和量化将模拟信号离散化为数字信号。
DA转换则将数字信号的离散性转换为连续性，
通过解码和DAC将数字信号还原为模拟信号。
AD和DA的应用广泛，例如在音频设备中，AD转换将模拟
声音信号转换为数字信号进行处理和存储，然后DA转换将数
字信号转换回模拟信号输出。
这样的转换能够实现高质量的音频处理和传输，在音乐、广播等领域发挥重要作用。
AD_DA原理及主要技术指标
AD_DA原理及主要技术指标AD/DA原理是指模拟信号与数字信号之间的转换过程，其中AD （Analog to Digital）指模拟信号转换为数字信号的过程，DA（Digital to Analog）指数字信号转换为模拟信号的过程。
AD转换过程主要包括采样、量化和编码三个阶段。
首先，采样是将连续的模拟信号按照一定的时间间隔进行离散化处理，其中的模拟信号也被称为连续时间信号。
采样频率是指每秒对模拟信号进行采样的次数，常用单位为Hz。
接下来是量化，即将连续的模拟信号转换为离散的数字量，其精度由量化位数决定，量化位数越高，精度越高。
最后是编码，将量化后的数字信号通过编码器转换为二进制码，以便能够在数字系统中进行传输和处理。
DA转换过程主要包括解码和重构两个阶段。
首先，解码是将二进制码转换为离散的数字量，采用解码器进行解码。
接下来是重构，即将离散的数字量转换为连续的模拟信号，其精度由重构位数决定，重构位数越高，精度越高。
最后通过滤波器对重构后的模拟信号进行滤波处理，以去除可能产生的噪声和失真。
主要技术指标包括采样频率、量化位数、重构位数和信噪比等。
采样频率是指每秒对模拟信号进行采样的次数，频率越高，能够更准确地还原原始模拟信号，但也需要更高的系统性能和硬件成本。
常用的采样频率有8kHz、16kHz、32kHz、44.1kHz、48kHz等。
量化位数是指将模拟信号转换为数字信号时，对信号幅值的离散级数。
例如，8位的量化位数可以表示256个离散级数，12位的量化位数可以表示4096个离散级数。
量化位数越高，数字信号的分辨率越高，能够更准确地还原原始信号。
重构位数是指将数字信号转换为模拟信号时，对数字量的精度。
与量化位数类似，重构位数越高，模拟信号的分辨率越高，能够更准确地还原原始信号。
信噪比（SNR）是模拟信号与数字信号之间的噪声水平，表示了有效信号与噪声之间的相对强度。
信噪比越高，数字信号的质量越好，表示数字信号中噪声所占比例较小。
DAC_ADC模数及数模转换器的发展综述
DAC_ADC模数及数模转换器的发展综述1 概述随着数字技术，特别是计算机技术的飞速发展普及，在现代控制、通讯及检测领域中，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。
由于系统的实际处理对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图像等），要使计算机或数字仪表能识别和处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号；而经计算机分析、处理后输出的数字量往往也需要将其转换成为相应的模拟信号才能为执行机构所接收。
这样，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路——模数转换电路或数模转换电路。
能将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称ADC转换器）；而将能反数字信号转换成模拟信号的电路称为数模转换器（简称DAC转换器），ADC转换器和DAC 转换器已经成为计算机系统中不可缺少的接口电路。
2 数模转换电路2.1 数模转换电路原理数字量是用代码按数位组合起来表示的，对于有权码，每位代码都有一定的权。
为了将数字量转换成模拟量，必须将每1位的代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字—模拟转换。
这就是构成DAC转换器的基本思路。
2.2 数模转换电路的主要性能指标DAC转换器的主要性能指标有：转换速度、转换精度、抗干扰能力等。
在选用D/A转换器时，一般应根据上述几个性能指标综合进行考虑。
2.3 二进制加权架构从概念上讲，最简单的DAC采用的是二进制加权架构，在该架构中，将n个二进制加权元件（电流源、电阻器或电容器）进行组合以提供一个模拟输出（n = DAC分辨率）。
这种架构虽然最大限度地减少了数字编码电路，但MSB和LSB加权之间的差异却随着分辨率的增加而增大，从而使得元件的精确匹配变得很困难。
采用该架构的高分辨率DAC不仅难以制造，而且还对失配误差很敏感。
2.4 开尔文（Kelvin）分压器架构开尔文分压器架构由2的n次方个等值电阻器组成，与二进制加权法相比，这种架构简化了匹配处理（见图1）。
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目录1 引言 (3)2 A/D转换器的发展历史 (3)3 A/D转换技术的发展现状 (3)3.1 全并行模拟/数字转换 (4)3.2 两步型模拟/数字转换 (4)3.3 插值折叠型模拟/数字转换 (5)3.4 流水线型模拟/数字转换 (6)3.5 逐次逼近型模拟/数字转换 (7)3.6 Σ-Δ模拟/数字转换 (8)4 A/D转换器的比较与分类 (9)5 A/D转换技术的发展趋势 (10)A/D转换电路的外特性研究以及A/D转换技术的发展历程和趋势1 引言随着电子产业数字化程度的不断发展，逐渐形成了以数字系统为主体的格局。
A/D转换器作为模拟和数字电路的接口，正受到日益广泛的关注。
随着数字技术的飞速发展，人们对A/D转换器的要求也越来越高，新型的模拟/数字转换技术不断涌现。
本文主要介绍了当前几种常用的A/D转换技术；并通过对数字技术发展近况的分析，探讨了A/D转换技术未来的发展趋势。
2 A/D转换器的发展历史计算机、数字通讯等数字系统是处理数字信号的电路系统。
然而，在实际应用中，遇到的大都是连续变化的模拟量，因此，需要一种接口电路将模拟信号转换为数字信号。
A/D转换器正是基于这种要求应运而生的。
1970年代初，由于MOS工艺的精度还不够高，所以模拟部分一般采用双极工艺，而数字部分则采用MOS工艺，而且模拟部分和数字部分还不能做在同一个芯片上。
因此，A/D转换器只能采用多芯片方式实现，成本很高。
1975年，一个采用NMOS工艺的10位逐次逼近型A/D转换器成为最早出现的单片A/D转换器。
1976年，出现了分辨率为11位的单片CMOS积分型A/D转换器。
此时的单片集成A/D转换器中，数字部分占主体，模拟部分只起次要作用；而且，此时的MOS工艺相对于双极工艺还存在许多不足。
1980年代，出现了采用BiCMOS工艺制作的单片集成A/D转换器，但是工艺复杂，成本高。
随着CMOS工艺的不断发展，采用CMOS工艺制作单片A/D转换器已成为主流。
这种A/D转换器的成本低、功耗小。
1990年代，便携式电子产品的普遍应用要求A/D转换器的功耗尽可能地低。
当时的A/D转换器功耗为mW级，而现在已经可以降到μW级。
A/D转换器的转换精度和速度也在不断提高，目前，A/D转换器的转换速度已达到数百MSPS，分辨率已经达到24位。
3 A/D转换技术的发展现状通常，A/D转换器具有三个基本功能：采样、量化和编码。
如何实现这三个功能，决定了A/D转换器的电路结构和工作性能。
A/D转换器的类型很多，下面介绍几种目前常用的模拟/数字转换技术。
3.1 全并行模拟/数字转换全并行A/D转换器的结构如图1所示。
它的工作原理非常简单，模拟输入信号同时与2N-1个参考电压进行比较，只需一次转换就可以同时产生n位数字输出。
它是迄今为止速度最快的A/D转换器，最高采样速率可以达到500MSPS。
但是，它也存在很多不足。
首先，硬件开销大，其功耗和面积与分辨率呈指数关系；其次，结构重复的并行比较器之间必须要精密匹配，任何失配都会造成静态误差。
而且，这种A/D转换器还容易产生离散和不确定的输出，即所谓的“闪烁码”。
所以，全并行A/D转换器只适用于分辨率较低的情况。
图1N位全并行A/D转换器结构框图减小全并行A/D转换器的输入电容和电阻网络的级数是提高其性能的关键。
为了达到这一目的，采用了各种新技术，如将全并行结构与插值技术相结合，可降低功耗和面积，从而可使全并行A/D转换器进行更高精度的模拟/数字转换。
Lane C.设计了一个10位60MSPS转换速率的全并行A/D转换器，通过运用插值技术，将比较器的数目从1023个减小到512个，大大节省了功耗和面积。
3.2 两步型模拟/数字转换两步型A/D转换器的结构如图2所示。
首先，由一个粗分全并行A/D转换器对输入进行高位转换，产生N1位的高位数字输出，并将此输出通过数字/模拟转换，恢复为模拟量；然后，将原输入电压与此模拟量相减，对剩余量进行放大，再送到一个更精细的全并行模拟/数字转换器进行转换，产生N2位的低位数字输出；最后，将这两个A/D转换器的输出并联，作为总的数字输出。
与全并行A/D转换器相比，此种类型的A/D转换器虽然转换速度降低了，但是节省了功耗和面积，解决了全并行A/D转换器中分辨率提高与元件数目剧增的矛盾。
因此，两步型A/D转换器可用于10位以上的模拟/数字转换，但是，它对剩余量放大器的要求很高，剩余量必须被放大到充满第二个A/D转换器的输入模拟量围，否则，会产生非线性和失码。
另外，第一级A/D转换器和D/A转换器的建立时间及精度是限制两步型A/D转换器工作速度的一个重要因素，如果建立时间不充分，势必导致转换结果出现误差，所以，大多数两步型A/D转换器都采用了数字校正技术来改善这一问题。
Razavi，B.和Wooley，B.A.采用校正技术研制的两步型A/D转换器，其第一级比较器的建立时间只需10ns，失调电压可达到5mV，转换速度高达5MSPS，分辨率为12位。
图2两步型A/D转换器的结构框图3.3 插值折叠型模拟/数字转换折叠结构如图3所示，其基本原理就是通过一个特殊的模拟预处理(图3中的阴影部分)产生余差电压，并随后进行数字化，获得最低有效位(LSB)，最高有效位(MSB)则通过与折叠电路并行工作的粗分全并行A/D转换器得到，几乎在对信号采样的同时，对余差进行采样。
图3折叠结构框图图3中，折叠电路的传输函数是理想情况，实际电路很难实现。
所以，一般的折叠结构都具有非线性，但其过零点处的非线性为0。
若只考虑这些过零点，则Vin与Vrj之差的极性可以被正确确定，再采用插值的办法产生额外的过零点来解决低位。
这就是插值折叠的基本思想，它既利用了折叠特性，又不带来额外的非线性。
各种新技术的运用，使插值折叠型A/D转换器的性能不断提高。
这里介绍两种新技术：电流式插值系统和级联结构。
用电阻实现的电压式插值器，其精度受到电阻匹配度的限制，而在电流式插值器中，信号是由电流幅度表示的，其精度更高，而且更适合在低电源电压下工作。
Li，Y-C等人通过在细量化通路上采用电流模式信号处理技术来降低电压摆幅，获得了具有300MSPS转换速度、60MHz输入信号带宽、7位分辨率的A/D转换器。
另一种改进方法就是采用级联结构。
在无需增加并行输入级和细分A/D转换器中比较器数目的条件下，级联结构可将转换精度提高到8位以上。
V orenkamp，P.等人设计的12位插值折叠型A/D转换器采用三步式级联结构，其中，3位粗分量化，3位中分量化，6位细分量化。
该A/D转换器只需50个比较器，转换速度为60MSPS。
3.4 流水线型模拟/数字转换流水线型A/D转换器是对两步型A/D转换器的进一步扩展，其结构如图4所示。
它将一个高分辨率的n位模拟/数字转换分成多级的低分辨率的转换，然后将各级的转换结果组合起来，构成总的输出。
每一级电路由采样/保持电路(S/H)、低分辨率A/D转换器、D/A转换器、减法器和可提供增益的级间放大器组成。
图4流水线型A/D转换器结构框图这种类型的A/D转换器具有以下优点：每一级的冗余位优化了重叠误差的纠正，具有良好的线性和低失调；每一级都具有各自独立的采样保持放大器，因此允许流水线各级同时对多个采样进行处理，从而提高了转换速度；分辨率相同的情况下，电路规模及功耗大大降低。
但它也存在一些缺点：复杂的基准电路和偏置结构；输入信号必须穿过数级电路，造成流水延迟；同步所有输出需要严格的锁存定时；对工艺缺陷和印刷线路板较敏感，这会影响增益非线性、失调及其它参数。
目前，普遍采用两种新技术来提高流水线A/D转换器的性能。
一种是时间交织技术，使多条流水线并行工作。
通过采用这种技术，可大大提高转换速率，但并行的通道数不能太多，否则，会大大增加芯片面积和功耗，而且各个通路之间需要高度匹配，在工艺上很难实现。
Sumanen，L.等人设计了一个具有4个并行通道的流水线A/D转换器，采用0.5μmCMOS工艺实现。
该A/D转换器的采样率高达200MSPS，分辨率为10位。
另一种新技术就是数字校准技术，其主要思想是将校准周期测量到的误差存放在存储器中，然后在正常运算周期，通过原始码寻址，得到校对码，再通过原始码和校对码的运算，得到最终的数字输出。
这种技术可对模拟电路的失调不匹配以及非线性引入的误差等进行有效的校正，从而使流水线A/D转换器的精度超过10位。
Hakarainen，V.等人研制的交织型流水线A/D转换器，运用这种校正技术来校正子D/A转换器的误差，并对各并行通道之间增益和失调电压的失配进行补偿，从而在10位的器件匹配精度下获得了14位的转换精度。
3.5 逐次逼近型模拟/数字转换逐次逼近型A/D转换器的结构如图5所示，其工作原理如下：输入信号的抽样值与D/A 转换器的初始输出值相减，余差被比较器量化，量化值再来指导控制逻辑是增加还是减少D/A 转换器的输出；然后，这个新的D/A转换器输出值再次从输入抽样值中被减去，不断重复这个过程，直至其精度达到要求为止。
由此可见，这种A/D转换器在一个时钟周期里只完成1位转换，N位转换就需要N个时钟周期，故它的采样率不高，输入带宽也较低；但电路结构简单，面积和功耗小，而且不存在延迟问题。
逐次逼近型A/D转换器的一个关键部分就是D/A转换器，它制约着整个A/D转换器的精度和速度。
D/A转换器传统的制作方法是用精密电阻网络实现，但是它的精度不高。
以电容阵列为基础，采用电荷重分布技术的D/A转换器可以获得更高的精度，这主要是由于在MOS 电路中比较容易制造出小容量的精密电容，而且电容损耗极小。
Gan，J-H等人采用非二进制的电容阵列结构实现D/A转换器，并采用自校准技术提高电容的匹配度，使D/A转换器的精度高达22位，制作出功耗为50mW的16位1.5MSPS高性能逐次逼近型A/D转换器。
图5逐次逼近型A/D转换器结构框图3.6 Σ-Δ模拟/数字转换Σ-Δ A/D转换器的结构如图6所示，它由Σ-Δ调制器和数字滤波器组成。
调制器包括一个积分器和比较器，以及含有一个1位D/A转换器的反馈环，具有噪声整形功能，将量化噪声从基带搬移到基带外的更高频段，从而提高了信噪比。
而且，在进行Σ-Δ调制时，以远高于Nyquist采样率的频率对模拟信号进行采样，可减少基带围的噪声功率，使转换精度进一步提高。
经调制器输出的是1位的高速Σ2Δ数字流，包含大量高频噪声，因此需要数字滤波器，滤除高频噪声，降低抽样频率。
图6Σ2ΔA/D转换器结构框图Σ-ΔA/D转换器是目前精度最高的A/D转换器。
此外，它还具有极其优越的线性度、无需微调，以及更低的防混淆等优点。
但是，过采样技术要求采样频率远高于输入信号频率，从而限制了输入信号带宽；而且，随着过采样率的提高，功耗会大大增加。