双积分型ADC
《常用ADC芯片简介》
常用ADC芯片简介各种类型的单片集成ADC有很多种，读者可根据自己的要求参阅手册进行选择。
这里主要介绍两种集成ADC和一个应用实例。
一、集成ADC简介1．ADC 0809ADC0809是一种逐次比较型ADC，它是采用CMOS工艺制成的8位8通道A/D转换器，采用28只引脚的双列直插封装，其原理图和引脚图示于图1。
表1通道选择表地址输入选中通道ADDC ADDB ADDA0 0 0 0 1 1 1 1 011111111IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN7该转换器有三个主要组成部分：256个电阻组成的电阻阶梯及树状开关、逐次比较寄存器SAR和比较器。
电阻阶梯和开关树是ADC 0809的特点。
ADC 0809与一般逐次比较ADC 另一个不同点是，它含有一个8通道单端信号模拟开关和一个地址译码器，地址译码器选择8个模拟信号之一送入ADC进行A/D转换，因此适用于数据采集系统。
表1为通道选择表。
图（b）为引脚图。
各引脚功能如下：图1 ADC 0809原理图和引脚图（1）IN 0 ~ IN 7是8路模拟输入信号；（1）ADDA 、ADDB 、ADDC 为地址选择端；（2）2-1～2-8为变换后的数据输出端；（3）START （6脚）是启动输入端，输入启动脉冲的下降沿使ADC 开始转换。
脉冲宽度要求大于100ns ；（4）ALE （22脚）是通道地址锁存输入端。
当ALE 上升沿来到时，地址锁存器可对ADDA 、ADDB 、ADDC 锁定，为了稳定锁存地址，即在ADC 转换周期内模拟多路器稳定地接通在某一通道，ALE 脉冲宽度应大于100ns 。
下一个ALE 上升沿允许通道地址更新。
实际使用中，要求ADC 开始转换之前地址就应锁存，所以通常将ALE 和START 连在一起，使用同一个脉冲信号，上升沿锁存地址，下降沿启动转换。
（5）OE （9脚）为输出允许端，它控制ADC 内部三态输出缓冲器。
当OE= 0时，输出端为高阻态，当OE=1时，允许缓冲器中的数据输出。
双积分式AD转换器
完，谢谢观看，你懂了吗？
问题十七 双积分式AD转换器
双积分式A/D转换器结构与工作原理
电路对未知输入电压先进行固定时间T的积分(充 电),然后对已知标准电压进行反向积分(放电)， 直至放电为0，放电所花时间T(正比于输入电压)
Vin
＋Vin
t
T
T
时间固定 斜率固定
例如：ICL7107
－标准电压 时钟
+ -
积分器
+ -
比较器
控制逻辑
转换速度较慢（因为A/D转换的过程要两次积分） 通常在几十mS至几百mS数量级。
适用于转换变化较缓慢的模拟量（频率较低）输 入端一般不需要在加S/H电路。
抗干扰性强（信号波动对精度影响不大）。
性价比高，与逐次比较型相比，同样价格条件下 转换精度较高。
双积分型A-D转换器
10 数模和模数转换器在数字系统的应用中，通常要将一些被测量的物理量通过传感器送到数字系统进行加工处理；经过处理获得的输出数据又要送回物理系统，对系统物理量进行调节和控制。
传感器输出的模拟电信号首先要转换成数字信号，数字系统才能对模拟信号进行处理。
这种模拟量到数字量的转换称为模-数(A/D)转换。
处理后获得的数字量有时又需转换成模拟量，这种转换称为数-模(D/A)变换。
A/D 转换器简称为ADC 和D/A 转换器简称为DAC 是数字系统和模拟系统的接口电路。
一、D/A 转换器D/A 转换器一般由变换网络和模拟电子开关组成。
输入n 位数字量D （=D n-1…D 1D 0）分别控制这些电子开关，通过变换网络产生与数字量各位权对应的模拟量，通过加法电路输出与数字量成比例的模拟量。
1、倒T 型电阻网络D/A 转换器倒T 型电阻解码D/A 转换器是目前使用最为广泛的一种形式，其电路结构如图10.1.1所示。
U o图10.1.1 倒T 型电阻网络D/A 转换电路当输入数字信号的任何一位是“1”时，对应开关便将2R 电阻接到运放反相输入端，而当其为“0”时，则将电阻2R 接地。
由图7.2可知，按照虚短、虚断的近似计算方法，求和放大器反相输入端的电位为虚地，所以无论开关合到那一边，都相当于接到了“地”电位上。
在图示开关状态下，从最左侧将电阻折算到最右侧，先是2R//2R 并联，电阻值为R ，再和R 串联，又是2R ，一直折算到最右侧，电阻仍为R ，则可写出电流I 的表达式为RV I REF=只要V REF 选定，电流I 为常数。
流过每个支路的电流从右向左，分别为12I、22I 、32I 、…。
当输入的数字信号为“1”时，电流流向运放的反相输入端，当输入的数字信号为“0”时，电流流向地，可写出∑I 的表达式011212242d Id I d I d I I n n n n ++++=---∑ 在求和放大器的反馈电阻等于R 的条件下，输出模拟电压为)2242(01121o d Id I d I d I R RI U n n n n ++++-=-=---∑)2222(200112-n 2-n 1-n 1-n nREF d d d d V ++++-= nV U 2REF 0-=)2222(00112211⨯+⨯++⨯+⨯----d d d d n n n n2、权电流型D/A 转换器倒T 型电阻变换网络虽然只有两个电阻值，有利于提高转换精度，但电子开关並非理想器件，模拟开关的压降以及各开关参数的不一致都会引起转换误差。
电气检测技术(新9)AD转换原理
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1) ai为输入数字量，接CPU的DBUS。可选用 不同的代码，常用的DAC采用二进制码。
2)触发器构成的缓冲寄存器(锁存器)，锁存 CPU送来的数据。得到和暂存对应的输出电压。
压分辨率为5V/255≈20mV；10位DAC的分辨率为 5V/1023≈5mV。 位数越多，分辩率越高，转换的精度也越高。
2
测量系统用ADC的主要类型：
1、适用于数字仪器、仪表的ADC； 这类产品多半设计成BCD码输出，转换速度 一般较低(每秒转换十几次)。
2、适用测量系统作模／数接口部件的ADC。 这类产品的转换速度较高，多半以二进制代码 (含双极性代码)输出，常设计成带有三态 输出锁存器，能方便实现与微处理器直接接口。
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3、应用
产品种类多，转换能力有很大的差异； 有8Bit、10Bit、12Bit、14Bit、16Bit等。 在这些不同转换能力的ADC中，又包括有并行输 出的ADC，以及输出为串行的ADC。 常见的8Bit的有NS公司的ADC0801、DC0802、 ADC0803、ADC0804系列及ADC0808、 ADC0809系列 10Bit有AD公司的AD574，MAXIM公司 MAX1425、MAX1426 12Bit有AD公司的AD7888，MAXIM公司 MAX170、MAX172
有些DAC芯片内无缓冲寄存器，此时须外接， 如74LS273、373等锁存器。
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3) 模拟开关按输入的数字量接通或断开解码 网相应支路的电流或电压；对它的要求比接通或 断开开关量的电子开关更高。希望动作快；接通 电阻很小，断开电阻很大，且稳定性好。在DAC 中有电压型开关和恒流型电流开关之分。
ADC的分类及关键指标
浅析ADC的六种分类以及六大关键性能指标过采样频率:增加一位分辨率或每减小6dB 的噪声，需要以4 倍的采样频率fs 进行过采样.假设一个系统使用12 位的ADC，每秒输出一个温度值(1Hz)，为了将测量分辨率增加到16 位，按下式计算过采样频率：fos=4^4*1(Hz)=256(Hz)。
1. AD转换器的分类下面简要介绍常用的几种类型的基本原理及特点：积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。
1)积分型积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。
其优点是用简单电路就能获得高分辨率，抗干扰能力强(为何抗干扰性强?原因假设一个对于零点正负的白噪声干扰，显然一积分，则会滤掉该噪声)，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。
初期的单片AD转换器大多采用积分型，现在逐次比较型已逐步成为主流。
2)逐次比较型SAR逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。
其电路规模属于中等。
其优点是速度较高、功耗低，在低分辩率(<12位)时价格便宜，但高精度(>12位)时价格很高。
3)并行比较型/串并行比较型并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLash(快速)型。
由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。
串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间，最典型的是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成，用两次比较实行转换，所以称为Half flash(半快速)型。
还有分成三步或多步实现AD转换的叫做分级(Multistep/Subrangling)型AD，而从转换时序角度又可称为流水线(Pipelined)型AD，现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。
常用的几种类型的ADC基本原理及特点
常用的几种类型的ADC基本原理及特点AD转换器的分类下面简要介绍常用的几种类型的基本原理及特点：积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。
双积分型A/D转换器ICL7107是一种间接A/D转换器。
它通过对输入模拟电压和参考电压分别进行两次积分，将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔，然后利用脉冲时间间隔，进而得出相应的数字性输出。
1）积分型（如TLC7135）积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。
其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。
初期的单片AD转换器大多采用积分型，现在逐次比较型已逐步成为主流。
2）逐次比较型（如TLC0831）逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。
其电路规模属于中等。
其优点是速度较高、功耗低，在低分辩率（<12位）时价格便宜，但高精度（>12位）时价格很高。
3）并行比较型/串并行比较型（如TLC5510）并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLash(快速)型。
由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。
串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间，最典型的是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成，用两次比较实行转换，所以称为Half flash(半快速)型。
还有分成三步或多步实现AD转换的叫做分级（Multistep/Subrangling）型AD，而从转换时序角度又可称为流水线（Pipelined）型AD，现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。
数字万用表的双积分ADC工作原理
数字万用表的双积分ADC工作原理
数字万用表是高精度仪器。
数字万用表的双积分ADC是让万用表达到高精度的关键器件。
图1是双积分ADC的工作原理。
图1 双积分ADC的工作原理
双积分ADC包括2个部分：第一部分是充电和积分电路（图1的上升部分）；第二部分是放电部分（图1的下降部分）。
在上升部分，未知信号按固定时间（t1)给积分器充电（积分时间通常是
市电周期的整数倍数，以抑制市电干扰）。
在下降部分，积分器按参考电压进行固定速率的放电，t2是放电时间，由计数器计数，以测量未知的输入电压。
图2是最经典的数字万用表34401A的结构框图。
AD转换输入阻抗问题概括
ADC转换的输入阻抗，指的是ADC外部的模拟输入源的输入阻抗，即外部模拟源的输出阻抗，针对各种ADC转换类型的不同，对于外部的输入阻抗有不同的要求。
1:SAR型ADC 这种ADC内阻都很大，一般500K以上。
即使阻抗小的ADC，阻抗也是固定的。
所以即使只要被测源内阻稳定，只是相当于电阻分压，可以被校正。
2:开关电容型，如TLC2543之类。
他要求很低的输入阻抗用于对内部采样电容快速充电。
这时最好有低阻源，否则会引起误差。
实在不行，可以外部并联一很大的电容，每次被取样后，大电容的电压下降不多。
因此并联外部大电容后，开关电容输入可以等效为一个纯阻性阻抗，可以被校正。
3：FLASH.html">FLASH型（直接比较型）。
大多高速ADC都是直接比较型，也称闪速型（FLASH），一般都是低阻抗的。
要求低阻源。
对外表现纯阻性，可以和运放直接连接4：双积分型大多输入阻抗极高，几乎不用考虑阻抗问题5：Sigma-Delta型。
这是目前精度最高的ADC类型，也是最难伺候的一种ADC。
重点讲一下要注意的问题：a.内部缓冲器的使用。
SigmaDelta型ADC属于开关电容型输入，必须有低阻源。
所以为了简化外部设计，内部大多集成有缓冲器。
缓冲器打开，则对外呈现高阻，使用方便。
但要注意了，缓冲器实际是个运放。
那么必然有上下轨的限制。
大多数缓冲器都是下轨50mV，上轨A VCC-1.5V。
在这种应用中，共莫输入范围大大的缩小，而且不能到测0V。
一定要特别小心！一般用在电桥测量中，因为共模范围都在1/2VCC附近。
不必过分担心缓冲器的零票，通过内部校零寄存器很容易校正的。
b.输入阻抗问题。
SigmaDelta型ADC属于开关电容型输入，在低阻源上工作良好。
但有时候为了抑制共模或抑制乃奎斯特频率外的信号，需要在输入端加RC滤波器，一般DATASHEET上会给一张最大允许输入阻抗和C和Gain的关系表。
这时很奇怪的一个特性是，C越大，则最大输入阻抗必须随之减小！刚开始可能很多人不解，其实只要想一下电容充电特性久很容易明白的。
双积分型ADC的工作过程
双积分型ADC的工作过程
双积分型（ADC）基于V-T变换的比较测量原理，先将（模拟）电压转换成与其大小成正比的时间间隔，再利用基准（时钟）源并通过计数器将时间间隔转换成数字量输出。
双积分型（AD）C是通过对两次积分过程（对被测电压的定时积分和对参考电压的定值积分）的比较，从而得到被测电压值。
上图是双积分型ADC的（电路原理）框图，主要包括积分器、过零（比较器）、计数器以及逻辑（控制电路）。
双积分型ADC的工作过程分为三个阶段，分别是复零阶段、定时积分阶段、定值积分阶段。
1、复零阶段（t0-t1）：在此阶段开关S2闭合T0时间，（电容）C短路，积分器的输出回归到零；
2、定时积分阶段（t1-t2）：在此阶段接入被测电压，此时积分器的输出Vo从零开始线性增长，经过规定的T1时间后增长到最大值Vom，此时有
3、定值积分阶段（t2-t3）：在此阶段接入与被测电压符号相反的参考电压，使积分器的输出Vo从Vom开始线性减小至零，此时有
整理公式（1）、（2）可得
由于T1、T2是对周期为T0的时钟（信号）计数得到的，计数值分别为N1、N2，因此有
整理公式（3）、（4）可得
由于N1、（Vr）为定值，因此
其中e称为双积分型ADC的刻度系数。
通过公式（6）发现，可以通过计数结果N2表示被测电压Vi，因此，N2即为双积分型ADC的转换结果。
以上就是本次分享的全部内容，谢谢大家！。
ADC-技术综述
ADC-技术综述模拟至数字转换器（ADC）是一种将模拟信号转换成相应数字信号的器，随着数字技术的飞速发展，以数字信号为基础的系统渗透到通信、计算机、仪表控制等各个领域。
自然界的实际物理信号多是模拟信号，而现实中对信号进行处理的设备多是数字方式工作，例如计算机、单片机、数字信号处理器等，ADC作为模拟世界与数字处理之间的接口，应用领域不断拓展，而且系统对ADC的要求也不断提高。
1.ADC类型1.1积分型ADC积分型A/ D 转换技术有单积分和双积分两种转换方式，单积分A/ D 转换的工作原理是将被转换的电信号先变成一段时间间隔，然后再对时间间隔记数，从而间接把模拟量转换成数字量的一种A/ D转换方法，它的主要缺陷是转换精度不高，主要受到斜坡电压发生器、比较器精度以及时钟脉冲稳定型的影响。
为了提高积分型转换器在同样条件下的转换精度，可采用双积分型转换方式，双积分型转换器通过对模拟输入信号的两次积分，部分抵消了由于斜坡发生器所产生的误差，提高了转换精度。
其工作分为两个阶段，第一阶段为采样期；第二阶段为比较期。
通过两次积分和计数器的计数可以得到模拟信号的数字值D = 2nVI / VR，其中n 为计数器的位数，VI 为输入电压在固定时间间隔内的平均值。
双积分型转换方式的特点表现在：精度较高，可以达到22位；抗干扰能力强，由于积分电容的作用，能够大幅抑止高频噪声；但是，它的转换速度太慢，转换精度随转换速率的增加而降低。
图1 积分型ADC1.2逐次逼近型ADC逐次逼近型ADC 是将模拟信号与不同的参考电压进行多次比较，使转换后的数字量在数值上逐次逼近输入模拟量的对应值。
逐次逼近型转换方式的特点是：转换速度较高，可以达到100万次/ s（MPSP）；在低于12位分辨率的情况下，电路实现上较其他转换方式成本低。
但这种转换方式需要D/A转换电路，由于高精度的D/ A 转换电路需要较高的电阻或电容匹配网络，需要对电阻和电容进行匹配，当分辨率提高时就必须相应的增加电阻或电容，这使得其匹配更难。
ADC种类及参数选择
ADC的分类特性和参数选择尽管A/D转换器的种类很多，但目前广泛应用的主要有：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，新型的Σ-Δ型A/D转换器。
逐次逼近寄存器型(SAR)模拟数字转换器(ADC)是采样速率低于5Msps (每秒百万次采样)的中等至高分辨率应用的常见结构。
SAR ADC的分辨率一般为8位至16位，具有低功耗、小尺寸等特点。
这些特点使该类型ADC具有很宽的应用范围，例如便携/电池供电仪表、笔输入量化器、工业控制和数据/信号采集等。
顾名思义，SAR ADC实质上是实现一种二进制搜索算法。
所以，当内部电路运行在数兆赫兹(MHz)时，由于逐次逼近算法的缘故，ADC采样速率仅是该数值的几分之一。
SAR ADC的架构：尽管实现SAR ADC的方式千差万别，但其基本结构非常简单(见图1)。
模拟输入电压(VIN)由采样/保持电路保持。
为实现二进制搜索算法，N位寄存器首先设置在中间刻度(即：100... .00，MSB设置为1)。
这样，DAC输出(VDAC)被设为VREF/2，VREF是提供给ADC的基准电压。
然后，比较判断VIN是小于还是大于VDAC。
如果VIN大于VDAC，则比较器输出逻辑高电平或1，N位寄存器的MSB保持为1。
相反，如果VIN小于VDAC，则比较器输出逻辑低电平，N位寄存器的MSB清0。
随后，SAR控制逻辑移至下一位，并将该位设置为高电平，进行下一次比较。
这个过程一直持续到LSB。
上述操作结束后，也就完成了转换，N位转换结果储存在寄存器内。
图1. 简单的N位SAR ADC架构图2给出了一个4位转换示例，y轴(和图中的粗线)表示DAC的输出电压。
本例中，第一次比较表明VIN < VDAC。
所以，位3置为0。
然后DAC被置为01002，并执行第二次比较。
由于VIN > VDAC，位2保持为1。
DAC置为01102，执行第三次比较。
根据比较结果，位1置0，DAC又设置为01012，执行最后一次比较。
可编程双积分型32位ADC[实用新型专利]
![可编程双积分型32位ADC[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/1db1aed65727a5e9846a61e3.png)
专利名称：可编程双积分型32位ADC 专利类型：实用新型专利
发明人：吕俊怀,任世锦,郝国生,朱信诚申请号：CN201120335166.0
申请日：20110901
公开号：CN202218219U
公开日：
20120509
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种可编程双积分型32位ADC，包括信号放大与处理电路J0、提供参考电压电路J1、运算放大器J2、比较器J3、微处理器J4以及数据通信模块J5，通过各个模块对数据的处理，将模拟信号转换为数字信号。
该可编程双积分型32位ADC可将双积分型ADC的分辨率提高到32位，极大的满足了高精度物理量检测的需求，同时，简化了电路结构，控制方便。
申请人：徐州师范大学
地址：221000 江苏省徐州市铜山新区上海路101号徐州师范大学计算机科学与技术学院
国籍：CN
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ADC原理
常见A/D 转换器
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1、并联比较型A/D转换器 并联比较型A/D转换器的电路如图。它由电 阻分压器、电压比较器及编码电路组成，输 出的各位数码是一次形成的，它是转换速度 最快的一种A/D转换器。
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模拟输入 R
uI 7 8 UREF
R 6 8 UREF
R
5 8
UREF
R
4 8
UREF
R
3 8
UREF
fs≥2fImax 其中fImax 是输入模拟信号频谱中的最高频率
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（2）量化和编码
如果要把变化范围在 O~7V 间的模拟电压转换为 3 位二 进制代码的数字信号 , 由于 3 位二进制代码只有 23 即 8 个数值 , 因此必须将模拟电压按变化范围分成 8 个等 级。每个等级规定一 个基准值 , 例如 O~0.5V 为一个等 级 , 基准值为 OV, 二进制代码为 000，6.5~7V 也是一 个等 级 , 基准值为 7V, 二进制代码为 111, 其他各等 级分别为该级的中间值为基准值。凡属于某一等级范围内 的模拟电压值 , 都取整用该级的基准值表示 。例如 3.3V, 它在2.5~3.5V 之间 , 就用该级的基准值 3V 来表 示 , 代码是 011 。显然 , 相邻两级间的差值就是△ =1V, 而各级基准值是△ 的整数倍。模拟信号经过以上处 理 , 就转换成以△为单位的数字量了 。 上述过程可用 上页图形表示。
7个量化电平分别加在7个电压比较器的反相输入端， 模拟输入电压uI加在比较器的同相输入端。当uI大于 或等于量化电平时，比较器输出为1，否则输出为0， 电压比较器用来完成对采样电压的量化。
-
比较器输出
编码器输出
输入模拟电压uI Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 D2 D1 D0
adc的种类,工作原理和用途
adc的种类,工作原理和用途
【实用版】
目录
1.ADC 的概念与分类
2.ADC 的工作原理
3.ADC 的应用领域
正文
1.ADC 的概念与分类
ADC，即模数转换器，是一种将连续的模拟信号转换为数字信号的电路。
根据转换方式的不同，ADC 可以分为多种类型，如并行比较型、逐次逼近型、双积分型等。
这些类型的 ADC 各有优缺点，适用于不同的应用场景。
2.ADC 的工作原理
ADC 的工作原理主要包括采样、保持、量化和编码四个步骤。
首先，采样定理指出，采样频率必须大于信号带宽的 2 倍，以确保信号的完整性。
接着，模拟信号通过采样保持电路进行采样，并将采样后的模拟信号输入到模数转换模块。
在模数转换模块中，模拟信号将经过量化和编码处理，最终输出数字信号。
3.ADC 的应用领域
ADC 广泛应用于各种电子设备中，如计算机、通信设备、仪器仪表、自动控制等领域。
例如，在工业控制和智能化仪表中，常用单片机进行实时控制和数据处理。
由于单片机只能处理数字信号，而控制参数往往是连续变化的模拟量，如温度、压力、速度和电压等。
因此，需要将这些模拟量转换成数字量，才能供单片机处理。
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A-D转换器的原理和三种类型介绍
A/D 转换器的原理和三种类型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称为模数转换器（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（SAR）A/D 转换器（SAR）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ADC0801、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。
双积分式AD转换器
— ICL7106/7及其应用
D/A 与A/D
D/A转换器（Digital Analog Convertor，ADC） A/D转换器（Analog Digital Convertor，ADC） D/A转换器和A/D转换器是连接数字世界和模拟世界的桥梁，在现代信息技术中具有举足轻重的作用。
ICL7107：典型应用
数字表面板表的应用
数字温度表
01
数字压力表
02
数字高斯表
03
…
04
制作任务
数字面板表 使用ICL7107 通过跳线改换量程：200mV，2V，20V 音频数字相位表 利用数字面板表完成设计
D/A 与A/D
典型应用系统之一：多路数据采集系统
D/A 与A/D
典型应用系统之二：计算机控制系统
D/A转换器
数字量—>模拟量 数字系统/计算机—>模拟系统 实现方式： 权电阻网络 倒T电阻网络 ...
A/D转换器
模拟电压/电流 —> 数字量 模拟系统 —> 数字系统/计算机 实现方式：双积分、逐次比较、并行比较、二进制斜坡、量化反馈 ... 参数：分辨率、转换精度、转换时间和转换速度
S1
vO
R
C
+
-VREF
vI
-
AБайду номын сангаас
开关S1合到vI一侧
开关S1接到-VREF一侧
∵T1为常数，∴T2与vI成正比
0
vO
t
T1
T2
T2’
固定时间积分，到时结束
固定斜率积分，过零结束
双积分式A/D：工作原理
ICL7106/7
双积分adc的工作原理
双积分adc的工作原理
嘿！今天咱们来好好聊聊双积分ADC 的工作原理呀！
哎呀呀，你知道吗？双积分ADC 这玩意儿在电子领域那可有着相当重要的地位呢！
先来说说啥是双积分ADC 吧。
简单来讲，它就是一种能把模拟信号转换成数字信号的神奇装置呀！那它到底是咋工作的呢？
在第一个阶段呢，叫做采样阶段。
这时候，输入的模拟电压就会被采样保持电路给“抓住”，就像是一把锁锁住了一个宝贝一样！哇，是不是很神奇？
接下来就是积分阶段啦！在这个阶段，会对输入电压进行正向积分。
哎呀呀，这积分过程就像是在积累能量一样，慢慢地变化着！
然后呢，又会进入反向积分阶段。
这个阶段可重要啦！通过对参考电压进行反向积分，直到积分器的输出回到初始值为止。
你是不是在想，这有啥用呢？嘿，用处大着呢！双积分ADC 具有抗干扰能力强的优点哟！它可以有效地抑制工频干扰，这在很多实际应用中可是非常关键的呢！
而且呀，它的精度也不错哦！能够满足很多对精度有要求的场合。
哇！总之，双积分ADC 的工作原理虽然有点复杂，但真的是超级厉害呀！它在测量、控制等领域都发挥着巨大的作用呢！
怎么样，这下你对双积分ADC 的工作原理是不是有了更清楚的了解呀？。
模数转换器的分类及优缺点
直接ADC是将输入模拟电压直接转换成数字量，如并联比较型ADC和逐次比较型ADC；
间接ADC是先将输入模拟电压转换成时间或频率，然后再把这些中间量转换成数字量，如双积分型ADC。
1.并联比较型ADC
优点：采用各量级同时并行比较，各位输出码同时并行产生，因此转换速度快，转换速度与输出码位数无关。
缺点：成本高、功耗大，所用元件数量随ADC位数的增加，以几何级数上升。
适用于要求高速、低分辨率的场合。
2.逐次逼近型ADC
特点：逐次逼近型ADC每次转换需要n+1个节拍脉冲才能完成，比并联比较型ADC转换速度慢，属于中速ADC器件。
另外，当位数较多时，所需的元、器件比并联比较型少得多，应用较广。
3.双积分型ADC
优点：
（1）抗干扰能力强。
采样电压是采样时间内输入电压的平均值。
（2）稳定性好，转换精度高。
通过两次积分把VI和VREF之比变成两次计数值之比，只要求RC和TC在两次积分时保持不变即可。
（3）非线性误差小。
转换结果与积分时间常数RC无关，消除了积分非线性带来的误差。
缺点：转换速度低。
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双积分型ADC
姓名：范雄飞
一．原理图
双积分型ADC属于间接ADC，其基本原理是先把输入模拟信号转换成与之成正比的时间间隔，然后在这个时间间隔内利用计数器对固定频率的计数脉冲进行计数，计数器的计数值就是A/D转换后输出的数字量，它与输入模拟信号成正比。
双积分型ADC的原理框图如图11.10所示，它包含积分器、比较器、计数器和时钟控制门等几部分。
双积分型ADC的工作过程如下：
转换开始前，转换控制信号uL=0，将各触发器清零，同时控制开关S2闭合，使积分电容C完全放电，积分器输出uO=0。
当uL=1时开始转换，转换过程分为两次积分：
计数器记录的脉冲数N就是A/D转换后输出的数字量，由上式可知，它与输入模拟信号成正比。
双积分型ADC的工作波形如图所示。
双积分型ADC的转换速度低，但工作性能比较稳定，转换结果与R、C等参数无关，具有较强的抗干扰能力，广泛用于低速高精度要求的数字式仪表（如数字电压表）中。
二．转换精度
单片集成A/D转换器的转换精度是用分辨率和转换误差来描述的。
1. 分辨率
A/D转换器的分辨率以输出二进制（或十进制）数的位数来表示。
它说明A/D转换器对输入信号的分辨能力。
从理论上讲，n位输出的A/D转换器能区分2n个不同等级的输入模拟电压，能区分输入电压的最小值为满量程输入的1/2n。
在最大输入电压一定时，输出位数愈多，分辨率愈高。
例如A/D转换器输出为8位二进制数，输入信号最大值为5V,那么这个转换器应能区分出输入信号的最小电压为9.53mV。
2. 转换误差
转换误差通常是以输出误差的最大值形式给出。
它表示A/D转换器实际输出的数字量和理论上的输出数字量之间的差别。
常用最低有效位的倍数表示。
例如给出相对误差≤±LSB/2，这就表明实际输出的数字量和理论上应得到的输出数字量之间的误差小于最低位的半个字。
三． 5G14433A/D 转换器的特性及结构
5G14433是上海元件五厂生产的三位半ADC ，它是一种双积分型ADC ，具有精度高(精度相当于11位二进制ADC)、抗干扰性能好等优点。
其缺点是转换速度慢，约1-10次／s 。
在不要求高速转换的场合，例如温度测控系统中，被广泛采用。
5G14433 ADC 与Motorola 公司的产品MCl4433可以互换。
5G14433ADC 的被转换电压量程为199.9mV 或1.999V 。
转换结果以BCD 码的形式分4次输出。
(1)VAG ：模拟地。
(2)Vref ：外接基准电压(2V 或200mV)输入端。
(3)Vx ：被测电压输入端。
(4)Rl 、Rl ／C 、C ：外接积分阻容元件端。
外接元件典型值：
①当量程为2V 时，Cl=0.1luF ，R1=470k ； ②当量程为200mV 时，Cl=0.1uF ，Rl=27k
(5)C01、C02：外接失调补偿电容
C0端，C0的典型值为0.1uF。
(6)DU ：更新转换结果输出的输入端。
当DU 与
EOC 连接时，每次转换结果都被更新。
(7)CLKI 、CLKO ：时钟振荡器外接电阻Rc 端。
Rc 的典型值为470k ，时钟频率随着Rc 的增加而下降。
当CLKO 为66kHz 时，5G14433工作在最佳状况，CLKO 最高不超过300kHz 。
(8)VEE ：模拟部分的负电源端，接-5V 。
(9)Vss ：数字地。
VDD ：正电源端。
(10)EOC ：转换周期结束标志输出。
每当转换周期结 束，EOC 端输出一个宽度为时钟周期一半的正脉冲。
(11)/OR ：过量称标志输出。
当1Vx1>Vref 时，/OR 端输出低电平。
(12)DSl —DS4：多路选通脉冲输出端。
DSl 对应千位，DS4对应个位。
如图所示。
242322212019181716151413
1234567891011125G14433V AG V REF V C R 1R 1/C 1C 1C 01C 02DU CLK1CLK0V EE V DD Q3Q2
Q1
Q0DS1DS2DS3
DS4
OR EOC V SS
1/2CLK(周期）DS1
DS2
DS4
DS3
（最低位）
(13)Q0—Q3：BCD码数据输出线。
其中Q0为最低位，Q3为最高位。
当DS2、DS3、DS4选通期间，输出三位完整的BCD码(百位、十位、个位)；但在DSl选通期间，输出端Q0—Q3除了表示千位为0或1外，还表示了转换结果的正负极性和欠量程还是过量程，其含义：。