第15章模拟数字转换器ADC自学内容优秀课件
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模拟量和数字量的转换—D_A转换器(电子技术课件)
1
2 LSB
FSR
1
2
≤ 0.05%，即 ×
1
2 −1
≤ 0.05% ⇒
1
由于10位D/A转换器分辨率为 10
2 −1
的D/A转换器。
=
1
2 −1
1
1023
≤ 0.1%。
= 0.097%，故应取十位或十位以上
总结
DAC主要技术指标： VLSB 、 VFSR 、分辨率、转换速度、
转换精度
倒T形电阻网络D/A转换器
位数比较多时问题更突出。难以在极为宽广的阻值范围内保证每个电阻
都有很高的精度，对制作集成电路不利且影响转换器精度。
总结
权电阻网络DAC：结构比较简单，所用电阻元件数很少。
但各个电阻阻值相差较大，尤其在输入信号位数比较多时
问题更突出，影响转换器精度。
开关树型DAC
分压器型
双积分型ADC
间接ADC
权电容网络DAC
V-F变换型ADC
总结
1. DAC：数模转换器
ADC：模数转换器
2. DAC的分类、ADC的分类
D/A转换器的应用
以AD7520为例，介绍D/A转换器的应用。
AD7520是一种10位CMOS型的D/A转换集成
芯片，与微处理器完全兼容。该芯片以接口
1
对于n位D/A转换器，分辨率也可表示为：分辨率= 。如10位D/A转换器
2 −1
1
的分辨率为 10
2 −1
=
1
1023
≈ 0.001。DAC输入位数n越多，电路的分辨率越高。
分辨率体现D/A转换器对输入微小量变化的敏感程度。
4. 转换速度：指从输入数字量到转换成稳定的模拟输出电压所需要的时间。
2 LSB
FSR
1
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≤ 0.05%，即 ×
1
2 −1
≤ 0.05% ⇒
1
由于10位D/A转换器分辨率为 10
2 −1
的D/A转换器。
=
1
2 −1
1
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≤ 0.1%。
= 0.097%，故应取十位或十位以上
总结
DAC主要技术指标： VLSB 、 VFSR 、分辨率、转换速度、
转换精度
倒T形电阻网络D/A转换器
位数比较多时问题更突出。难以在极为宽广的阻值范围内保证每个电阻
都有很高的精度，对制作集成电路不利且影响转换器精度。
总结
权电阻网络DAC：结构比较简单，所用电阻元件数很少。
但各个电阻阻值相差较大，尤其在输入信号位数比较多时
问题更突出，影响转换器精度。
开关树型DAC
分压器型
双积分型ADC
间接ADC
权电容网络DAC
V-F变换型ADC
总结
1. DAC：数模转换器
ADC：模数转换器
2. DAC的分类、ADC的分类
D/A转换器的应用
以AD7520为例，介绍D/A转换器的应用。
AD7520是一种10位CMOS型的D/A转换集成
芯片，与微处理器完全兼容。该芯片以接口
1
对于n位D/A转换器，分辨率也可表示为：分辨率= 。如10位D/A转换器
2 −1
1
的分辨率为 10
2 −1
=
1
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≈ 0.001。DAC输入位数n越多，电路的分辨率越高。
分辨率体现D/A转换器对输入微小量变化的敏感程度。
4. 转换速度：指从输入数字量到转换成稳定的模拟输出电压所需要的时间。
模拟量与数字量转换-电子技术_图文
增益误差
非线性误差
二、 D/A转换器的构成
不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还 是接到地，也就是不论输入数字信号是1还是0，各支路的电流不 变的。
设RF=R/2
对于权电阻DAC而言，n位二进制数转换 为模拟量：
输出模拟电压的大小直接与输入 二进制 数的大小成正比，实现了数字量 到模拟量的 转换 。
集成ADC0809： 8位、前置8选1模拟开关、 后置三态输出数据锁存器，
另有相应的控制端，便于程序控制，易于直接微机 。
思考题 1、DAC和ADC有什么用途? 2、 R-2R T形电阻网络有什么特点？ 为什么通常采用R-2R T 形电阻网络DAC而不用权电阻DAC? 3、什么是DAC、 ADC的分辨率和转换精度？ 4、比较并联比较型ADC和逐次比较型DAC的优缺点?
将输入的每一位二进制代码按其权的大小转 换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟 量相加，所得的总模拟量就与数字量成正比 ，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。
基本原理
转换特性
D/A转换器的转换特性，是指其输出模拟量和输入数字 量之间的转换关系。图示是输入为3位二进制数时的D/A转换 器的转换特性。理想的D/A转换器的转换特性，应是输出模
如果输入的是n位二进制数，则D/A转换器 的输出电压为：
第2节 A / D 转换器
A/D转换器的任务是将模拟量转换 成数字量,它是模拟信号和数字仪器 的接口。
一、 A/D转换器的基本原理
模数转换一般分为取样、保持和量化、编码两步进行。
时间上和量值上都连续
模拟信号
时间上和量值上都离散
数字信号
编码 取样
取样和保持是由取样－保持电路完成的。
vI S(t)
《AD转换及其原理》PPT课件
A/D转换及其原理
一.A/D转换的基本概念 二.ADC的主要技术参数 三.A/D转换的一般步骤和基本原理 四.集成A/D转换器及应用
概述
• 计算机能够处理的是数字量信息。然而在现实世界中有很 多信息并不都是数字量的，例如声音、电压、电流、流量、 压力、温度、位移和速度等，它们都是连续变化的物理量。 这些连续变化的物理量称为模拟量。 • 计算机是处理数字量信息的设备，要处理这些模拟量信息 就必须有一个模拟接口，通过这个模拟接口，将模拟量信 息转换成数字量信息，以供计算机运算和处理。 • 然后，再把计算机处理过的数字量信息转换为模拟量信息， 以实现对被控制量的控制。
ADC0809应用
ADC0809与51单片机组成的AD转换电路原理图
二.ADC的主要技术参数
1. 分辨率
• 对于ADC来说，分辨率表示输出数字量变化一个相邻数码 所需要输入模拟电压的变化量。通常定义为满刻度电压与 2n的比值，其中n为ADC的位数。例如具有12位分辨率的 ADC能够分辨出满刻度的1/212（0.0244%）。 • 有时分辨率也用A/D转换器的位数来表示，如ADC0809的分 辨率为8位，AD574的分辨率为12位等。 2. 量化误差 • 量化误差是由于ADC 的有限分辨率引起的误差，这是连续 的模拟信号在整数量化后的固有误差。对于四舍五入的量 化法，量化误差在±1/2 LSB之间。
逐次逼近式A/D转换器
逐次逼近型ADC电路框图
基准电压UREF
实例
8位A/D转换器，输入模拟量uI=6.84V，D/A转换器 基准电压 UREF=10V。
CP 0 1 2 3 4 5 6 7
10 5 21 10 2.5 22 10 1.25 23 10 0.625 24 10 0.3125 25 10 0.15625 26 10 0.078125 27 10 0.0390625 28
一.A/D转换的基本概念 二.ADC的主要技术参数 三.A/D转换的一般步骤和基本原理 四.集成A/D转换器及应用
概述
• 计算机能够处理的是数字量信息。然而在现实世界中有很 多信息并不都是数字量的，例如声音、电压、电流、流量、 压力、温度、位移和速度等，它们都是连续变化的物理量。 这些连续变化的物理量称为模拟量。 • 计算机是处理数字量信息的设备，要处理这些模拟量信息 就必须有一个模拟接口，通过这个模拟接口，将模拟量信 息转换成数字量信息，以供计算机运算和处理。 • 然后，再把计算机处理过的数字量信息转换为模拟量信息， 以实现对被控制量的控制。
ADC0809应用
ADC0809与51单片机组成的AD转换电路原理图
二.ADC的主要技术参数
1. 分辨率
• 对于ADC来说，分辨率表示输出数字量变化一个相邻数码 所需要输入模拟电压的变化量。通常定义为满刻度电压与 2n的比值，其中n为ADC的位数。例如具有12位分辨率的 ADC能够分辨出满刻度的1/212（0.0244%）。 • 有时分辨率也用A/D转换器的位数来表示，如ADC0809的分 辨率为8位，AD574的分辨率为12位等。 2. 量化误差 • 量化误差是由于ADC 的有限分辨率引起的误差，这是连续 的模拟信号在整数量化后的固有误差。对于四舍五入的量 化法，量化误差在±1/2 LSB之间。
逐次逼近式A/D转换器
逐次逼近型ADC电路框图
基准电压UREF
实例
8位A/D转换器，输入模拟量uI=6.84V，D/A转换器 基准电压 UREF=10V。
CP 0 1 2 3 4 5 6 7
10 5 21 10 2.5 22 10 1.25 23 10 0.625 24 10 0.3125 25 10 0.15625 26 10 0.078125 27 10 0.0390625 28
《AD及DA转换》课件
一、AD及DA转换简介1.1 AD转换概述模拟信号与数字信号的概念模拟信号转换为数字信号的意义1.2 DA转换概述数字信号转换为模拟信号的意义DA转换的基本原理1.3 AD及DA转换的应用领域电子秤工业控制音频处理二、AD转换器（模数转换器）2.1 AD转换器的工作原理采样保持量化和编码2.2 AD转换器的类型逐次逼近型（SAR）双积分型流水线型2.3 AD转换器的主要性能指标分辨率和量化误差转换时间和转换速率动态范围和线性范围三、DA转换器（数模转换器）3.1 DA转换器的工作原理数字到模拟的转换过程D/A转换器的类型及特点3.2 DA转换器的主要性能指标分辨率转换误差转换速度3.3 DA转换器的应用实例音频DAC视频DAC通信系统中的DA转换应用四、AD及DA转换器的选择与评估4.1 AD及DA转换器的选择依据精度要求转换速度要求成本和功耗考虑4.2 AD及DA转换器的评估方法测试转换特性分析转换误差对比不同转换器的性能4.3 AD及DA转换器的应用案例分析模拟信号采集与数字处理数字信号调节与模拟输出五、AD及DA转换技术的未来发展5.1 高速AD及DA转换技术亚微米和深亚微米工艺并行处理技术5.2 高精度AD及DA转换技术低噪声和低功耗设计温度补偿技术5.3 集成AD及DA转换技术片上系统（SoC）混合信号集成技术5.4 新型AD及DA转换技术展望生物医学信号处理领域无线通信和物联网应用领域六、模拟信号的采样与保持6.1 采样定理奈奎斯特采样定理采样频率的选择6.2 采样保持电路采样保持电路的工作原理采样保持电路的设计要点七、模拟信号的量化与编码7.1 量化过程量化的概念与过程量化误差7.2 编码方法二进制编码格雷码编码八、逐次逼近型AD转换器（SAR ADC）8.1 SAR ADC的工作原理转换过程解析转换速率与功耗8.2 SAR ADC的设计要点模拟开关的选择基准电压源的设计九、双积分型AD转换器9.1 双积分型ADC的工作原理转换过程解析转换时间与精度9.2 双积分型ADC的应用场景电流传感器压力传感器十、流水线型AD转换器10.1 流水线型ADC的工作原理转换过程解析转换速率与功耗10.2 流水线型ADC的设计要点级间匹配与补偿模拟开关的选择十一、DA转换器（数模转换器）的类型及原理11.1 权电阻网络DA转换器工作原理分辨率和线性度11.2 电压反馈型DA转换器工作原理特点和应用11.3 电流反馈型DA转换器工作原理特点和应用十二、DA转换器的性能指标及评估12.1 分辨率数字位数的含义分辨率与精度的关系12.2 转换误差静态误差动态误差12.3 转换速度转换时间更新速率十三、DA转换器的应用实例13.1 音频DAC音频信号的数字到模拟转换音频DAC芯片的选择13.2 视频DAC视频信号的数字到模拟转换视频DAC芯片的选择十四、AD及DA转换器的接口技术14.1 模拟接口差分信号传输阻抗匹配14.2 数字接口SPI接口I2C接口USB接口十五、AD及DA转换器的实际应用问题与解决方案15.1 噪声问题模拟噪声的来源数字噪声的来源降噪技术15.2 匹配问题内部组件匹配外部组件匹配匹配技术15.3 温度补偿温度对AD及DA转换器的影响温度补偿技术重点和难点解析本文主要介绍了AD及DA转换的相关概念、原理、性能指标、应用实例以及接口技术，重点内容包括：1. AD及DA转换的基本原理：理解模拟信号与数字信号的转换过程，掌握AD 及DA转换的意义和应用领域。
AD转换器课件
6）输出逻辑电平 ）
多数A/D 转换器的输出逻辑电平与 转换器的输出逻辑电平与TTL 电平兼容。在考虑 电平兼容。 多数 数字量输出与微处理的数据总线接口时， 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。 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， 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 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（ ），军用品的工作温度范围为 换器的工作温度范围为（0~70C），军用品的工作温度范围为 ）， （-55~+125C）。 ）。
2）逐次逼近型的A/D 转换器 ）逐次逼近型的
逐次逼近式的A/D 转换器的主要特点是： 逐次逼近式的 转换器的主要特点是：
转换速度较快， 以内，分辨率可以达18 转换速度较快，在1—100/µs 以内，分辨率可以达 位，特 别适用于工业控制系统。转换时间固定， 别适用于工业控制系统。转换时间固定，不随输入信号的变化 而变化。抗干扰能力相对积分型的差。例如，对模拟输入信号 而变化。抗干扰能力相对积分型的差。例如， 采样过程中，若在采样时刻有一个干扰脉冲迭加在模拟信号上， 采样过程中，若在采样时刻有一个干扰脉冲迭加在模拟信号上， 则采样时，包括干扰信号在内，都被采样和转换为数字量， 则采样时，包括干扰信号在内，都被采样和转换为数字量，这 就会造成较大的误差，所以有必要采取适当的滤波措施。 就会造成较大的误差，所以有必要采取适当的滤波措施。
1）双积分型的A/D 转换器 ）双积分型的
由于双积分型A/D 转换是测量输入电压 在T。 转换是测量输入电压Vi 由于双积分型 。 时间内的平均值，所以对常态干扰(串模干扰 串模干扰)有很强 时间内的平均值，所以对常态干扰 串模干扰 有很强 的抑制作用，尤其对正负波形对称的干扰信号， 的抑制作用，尤其对正负波形对称的干扰信号，抑 制效果更好。 制效果更好。 双积分型的A/D 转换器电路简单，抗干扰能力强， 转换器电路简单，抗干扰能力强， 双积分型的 精度高，这是突出的优点。但转换速度比较慢， 精度高，这是突出的优点。但转换速度比较慢，常 用的A/D 转换芯片的转换时间为毫秒级。因此适用于 转换芯片的转换时间为毫秒级。 用的 模拟信号变化缓慢，采样速率要求较低， 模拟信号变化缓慢，采样速率要求较低，而对精度 要求较高，或现场干扰较严重的场合。 要求较高，或现场干扰较严重的场合。例如在数字 电压表中常被采用。 电压表中常被采用。
模数转换器ADC
第9页
2021/12/8
通道选择寄存器 P_ADC_MUX_Ctrl
ADC多通道控制是通过对P_ADC_MUX_Ctrl (读/写) (702BH)单元编程实现的，具体功能如表6.18所示。
b15 Ready_MUX(读)[1]
0 1 － － － － － － － －
表6.18 通道选择寄存器各位的功能
[P_IOB_DATA]=r1
R1=0x0001;
//选择通道LINE_IN1
[P_ADC_MUX_Ctrl]=R1
R1 = 0x0001;
//设置P_ADC_Ctrl单元允许A/D转换
[P_ADC_Ctrl] = R1
NOP
//等待
NOP
NOP
r2=0x0000
//r2的初值为0x0000
第20页
D9
D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
第12页
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ADC直流电气特性
ADC直流电气特性如表6.19所示。 表6.19 ADC直流电气特性表
直流电气参数 分辨率 有效位数 信噪比 积分非线性 差分非线性 转换率 电源电流@Vdd=3 V 功耗@Vdd=3 V
符号 RESO ENOB SNR INL DNL FCONV IADC PADC
第17页
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[P_IOB_DATA]=r1
R1=0x0001
//选择通道LINE_IN1
[P_ADC_MUX_Ctrl]=R1
R1 =0x0001
//设置P_ADC_Ctrl单元允许A/D转换
[P_ADC_Ctrl]=R1
NOP
//等待
NOP
NOP
数电-AD-DA转换PPT
111 110 101 100 011 010 001 000
二进制 代码
7△=7/8V 6△=6/8V 5△=5/8V 4△=4/8V 3△=3/8V 2△=2/8V 1△=1 7△=14/15V 110 6△=12/15V 101 5△=10/15V 100 4△=8/15V 011 3△=6/15V 010 2△=4/15V 001 1△=2/15V 000 0△=0V
输入为二进制码，输出为模拟电压
0111
输出电压与输入旳二进制码旳值成正比
1000
n位二进制数dn-1dn-2…d0旳大小
n1
Dn dn1 2n1 dn2 2n2 ... d0 20 di 2i i0 n1
vO k di 2i i0
1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
S0 S1 S2 S3 VREF（-） I/16 I/8 I/4 I/2
VV+
+A
vO
注意：
该电路参照电压为负值， 电流从运放负极流出
恒流源旳实现：三极管集电极电流。
详细电路
LSB
MSB
RF
d3 d2 d1 d0 iO
I REF
VREF RR
S3 S2 S1 S0
+A2
vO
VREF RR
++A1
ADC
并联比较型
直接转换
计数比较型
ADC
反馈比较型 逐次比较型
间接转换 双积分型
ADC V-F变换型
按输出 方式
并行输出型 串行输出型
9.2 D/A转换器
D3D2D1D0 0000
数模转换电路输入输出旳关系
ADC入门 基础知识ppt课件
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12
ADC的性能参数
ADC 的性能参数主要有：
分辨率（Resolution） 微分非线性（Differential Nonlinearity简称 DNL） 积分非线性（Integral Nonlinearity 简称 INL） 失调误差 增益误差 信噪比（Signal to Noise Ratio） 无杂散动态范围（Spurious Free Dynamic Range 简称 SFDR） 总谐波失真（Total Harmonic Distortion，THD） 转换速度
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23
CMOS ADC 的结构
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6
高转换速度
A/D转换电路的速度主要是受运放建立时间和比 较器响应速度的影响。因此必须优化单级电路的建 立特性，提高运放的增益可以保证系统精度的同时 确保运放的大宽带、提高运放的压摆率设计、压摆 区和线性建立区的合理分割等。目前国际上已经产 品化的 ADC 采样速率最高可以达到 2.2GSPs （Maxiam公司的 MAX109）
目录
1、ADC是什么 2、背景、发展 3、现状 4、发展方向 5、ADC的基本框架 6、Nyquist采样定理 7、ADC的输入输出 8、ADC的性能参数 9、CMOS ADC 的结构 10、pipeline ADC 11、集成电路的设计方法
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1
ADC是什么
ADC：模拟——数字转换器 模拟——数字转换器和数字——模拟转
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18
信噪比
信噪比指ＡＤＣ输出信号功耗和噪声功耗间的比值，用
ｄＢ表示。
SNR10logPsignal Pnoise
其中，信号是指频谱图中基波分量的有效值，噪声＝总能量
AD转换及其原理ppt课件
4
一.AD的基本概念
• 模数转换将时间连续和幅值连续的模拟量 转换为时间离散、幅值也离散的数字量。 使输出的数字量与输入的模拟电量成正比。
• 实现模数转换的电路称模数转换器。通常
的模数转换器是将一个输入电压信号转换 为一个输出的数字信号。即A/D转换器，或 简称ADC。（Analog - Digital - Converter ）
模拟输 入信号
uI
ADC
…
Dn-1 Dn-2
D1 n 位二进制数输出 D0 D = Dn-1 Dn-2 D1 D0
D
uＩ
“[ ]”表示取整。
基本原理
△ 称为 ADC 的单位量化电压或量化单位，它 是 ADC 的最小分辨电压。
可见，输出数字量 D 正最新比版整于理p输pt 入模拟量 uI 。
4. 相对精度
• 它与绝对精度相似，所不同的是把这个偏差表示为满刻度 模拟电压的百分数。
5. 转换时间
• 转换时间是ADC完成一次转换所需要的时间，即从启动 信号开始到转换结束并得到稳定的数字输出量所需要的时 间，通常为微秒级。
6．量程
• 量程是指能转换的输入电压范围。
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7
三.A/D转换的一般步骤和基本原理
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5
二.ADC的主要技术参数
1. 分辨率
• 对于ADC来说，分辨率表示输出数字量变化一个相邻数 码所需要输入模拟电压的变化量。通常定义为满刻度电压 与2n的比值，其中n为ADC的位数。例如具有12位分辨率 的ADC能够分辨出满刻度的1/212（0.0244%）。
• 有时分辨率也用A/D转换器的位数来表示，如ADC0809的 分辨率为8位，AD574的分辨率为12位等。
《ADC工作原理》课件
闸流型
闸流型ADC通过控制开关， 将输入信号的电荷注入或 排出电容上，并通过对比 器进行比较，最终得到数 字输出。
并行型
并行型ADC将输入信号拆分 为多个较低精度的子信号， 每个子信号通过独立的ADC 通道进行转换，并在最后 合并为一个数字输出。
ADC的工作过程
1
量化
2
采样的模拟信号通过量化器，被
《ADC工作原理》PPT课件
ADC的定义和作用
1 定义
模数转换器（ADC）是一种电子设备，用于将模拟信号转换为数字形式，以便于数字系统 的处理和分析。
2 作用
ADC广泛应用于各种领域，包括通信、音频、图像处理、医疗仪器和工业自动化等，在数 字系统中起到重要作用。
ADC的基本原理
1 采样
ADC通过等间距采样 的方式，将连续的模 拟信号转换为离散的 样本。
转换为一系列离散的数字级别。
3
采样
ADC按照一定的时间间隔连续采样 模拟信号。
编码
经过量化的数字级别被编码器转 换为二进制形式，作为数字输出。
ADC的应用领域
通信
ADC用于数字通信设备中的信号采集和处 理，包括无线通信、卫星通信等。
音频
ADC用于音频设备中的模拟信号转换，如 音频录制、音频处理等。
图像处理
ADC在数字摄像机、图像传感器等设备中， 将光信号转换为数字图像。
医疗仪器
ADC在医疗设备中的信号检测和数据处理 中起到关键作用，如心电图仪、血压计等。
ADC的发展趋势
1 高速
随着数字系统的发展，需要更高速的ADC以满足实时性要求。
2 高分辨率
随着科技进步，人们对于更高分辨率的数字信号处理需求越来越多。
混合信号电路设计与模拟数字转换器(ADC)技术
02
模拟数字转换器(ADC)技术概述
ADC的基本原理与分类
ADC的基本原理
模拟数字转换器（ADC）是一种将模拟信号转换为数字信号 的电子设备。它通过采样、量化和编码三个步骤将连续的模 拟信号转换为离散的数字信号。
ADC的分类
根据工作原理和应用场景，ADC可以分为多种类型，如并行 ADC、逐次逼近型ADC、计数型ADC和电压频率转换型ADC 等。
编码器
将比较器的输出转换为二 进制码。
数字滤波器
对二进制码进行滤波处理 ，以减小量化噪声。
ADC的输出电路设计
缓冲器
用于隔离ADC和后级数字电路，减小对ADC性能的影响。
数字信号处理器
用于处理ADC的输出，进行数字滤波、校正等处理。
并行/串行接口
用于将ADC的输出与其他数字系统进行连接。
04
ADC的校准与测试技术
THANKS
感谢观看
混合信号电路的应用领域
总结词
混合信号电路广泛应用于通信、音频处理、图像处理、医疗电子等领域。
详细描述
在通信领域，混合信号电路被用于调制解调、滤波和信号处理等方面。在音频处理领域，用于音频信号的采集、 处理和播放。在图像处理领域，用于图像的采集、传输和处理。在医疗电子领域，用于医疗设备的信号采集和数 据处理。
03
ADC的电路设计
ADC的输入电路设计
缓冲器
用于隔离ADC和前级电路，减小对ADC性能的影 响。
采样保持电路
用于在特定时间点捕获模拟信号，保持信号稳定 ，以便进行转换。
抗混叠滤波器
用于去除高于转换速率一半的信号频率，防止混 叠效应。
ADC的转换电路设计
01
02
第15章 模拟数字转换器ADC(共62张PPT)
校准时间框图
四、数据对齐
数据可以左对齐或右对齐。 数据右对齐（注入组）
数据右对齐（规则组）
数据左对齐（注入组） 数据左对齐（规则组）
五、可编程的通道采样时间 ADC使用若干个ADC_CLK周期对输入电压采样，采样 周期数目可以通过ADC_SMPR1和ADC_SMPR2寄存器中 的SMP[2:0]位而更改。每个通道可以以不同的时间 采样。
12位 ADC 是一种逐次逼近型模拟数字转换器。它 有18个通道，可测量16个外部和2个内部信号源。各通 道的 A/D 转换可以单次、连续、扫描或间断模式执行 。ADC 的结果可以左对齐或右对齐方式存储在16位数 据寄存器中。
模拟看门狗特性允许应用程序检测输入电压是 否超出用户定义的高/低阀值值。
一、ADC的构成
三、校准 ADC有一个内置自校准模式。校准可大幅减小因内部电容
器组的变化而造成的准精度误差。 通过设置ADC_CR2寄存器的CAL位启动校准。一旦校准结
束，CAL位被硬件复位，可以开始正常转换。
注意： 1、建议在每次上电后执行校准。
2、启动校准前，ADC必须处于关电状态(ADON=’0’)超过 至少两个ADC时钟周期。
描述 ADC1 和 ADC2 工作在独立模式 ADC1 和 ADC2 工作在同时规则注入 模式 ADC1 和 ADC2 工作在同时规则和交 替触发模式 ADC1 和 ADC2 工作在同时注入和快 速交替模式 ADC1 和 ADC2 工作在同时注入和慢 速交替模式 ADC1 和 ADC2 工作在同时注入模式 ADC1 和 ADC2 工作在同时规则模式 ADC1 和 ADC2 工作在快速交替模式 ADC1 和 ADC2 工作在慢速交替模式 ADC1 和 ADC2 工作在交替触发模式
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2、内部框图
3、引脚描述
名称
信号类型
注解
VREF+
输入，模拟参考正 ADC使用的高端/正极参考电压，VSSA
极
≤ VREF+ ≤ VDDA
VDDA
输入，模拟电源
等效于VDD的模拟电源且：2.4V ≤ VDDA ≤ VDD(3.6V)
VREF-
输入，模拟参考负 ADC使用的低端/负极参考电压，VREF-=
如果设置了DMA位，在每次EOC后，DMA控制器把 规则组通道的转换数据传输到SRAM中。而注入通 道转换的数据总是存储在ADC_JDRx寄存器中。
三、校准 ADC有一个内置自校准模式。校准可大幅减小因内
部电容器组的变化而造成的准精度误差。 通过设置ADC_CR2寄存器的CAL位启动校准。一旦校
注入组由多达4个转换组成。注入通道和它们的转 换顺序在 ADC_JSQR 寄存器中选择。注入组里的转 换总数目写入 ADC_JSQR 寄存器的L[1:0]位中。
温度传感器和通道 ADC_IN16 相连接，内部参考电 压 VREFINT 和 ADC_IN17 相连接。可以按注入或 规则通道对这两个内部通道进行转换。
准结束，CAL位被硬件复位，可以开始正常转换。 注意： 1、建议在每次上电后执行校准。 2、启动校准前，ADC必须处于关电状态(ADON=’0’)
超过至少两个ADC时钟周期。
校准时间框图
四、数据对齐 数据可以左对齐或右对齐。
数据右对齐（注入组）
数据右对齐（规则组）
数据左对齐（注入组） 数据左对齐（规则组）
3、通道选择
有16个多路通道。可以把转换分成两组：规则组 和注入组。可以在任意多个通道上以任意顺序进 行的一系列转换构成成组转换。例如，可以如下 顺序完成转换：通道3、通道8、通道2、通道2、 通道0、通道2、通道2、通道15。
规则组由多达16个转换组成。规则通道和它们的 转换顺序在ADC_SQRx寄存器中选择。规则组中转 换的总数写入ADC_SQR1 寄存器的L[3:0]位中。
4、单次转换模式
单次转换模式里，ADC只执行一次转换。一旦选择 通道的转换完成：
如果一个规则通道被转换：转换数据被储存在16 位ADC_DR寄存器中，EOC(转换结束)标志被设置， 如果设置了EOCIE，则产生中断。
如果一个注入通道被转换：转换数据被储存在16 位的ADC_DRJ1寄存器中，JEOC( 注入转换结束)标 志被设置，如果设置了JEOCIE 位，则产生中断。
6、时序图
ADC在开始精确转换前需要一个稳定时间tSTAB 。 在开始ADC转换和14个时钟周期后，EOC标志被设置， 16位ADC数据寄存器包含转换的结果。
8、扫描模式
此模式用来扫描一组模拟通道。
在每个组的每个通道上执行单次转换，在每个转 换结束时，同一组的下一个通道被自动转换。如 果设置了CONT位，转换不会在选择组的最后一个 通道上停止，而是再次从选择组的第一个通道继 续转换。
七、DMA请求 因为规则通道转换的值储存在一个唯一的数据寄
存器中，所以当转换多个规则通道时需要使用 DMA，这可以避免丢失已经存储在ADC_DR寄存器 中的数据。 只有在规则通道的转换结束时才产生DMA请求， 并将转换的数据从ADC_DR寄存器传输到用户指定 的目的地址。 注入通道不能使用DMA。
然后ADC停止。
5、连续转换模式
在连续转换模式中，当前面ADC转换一结束马上就 启动另一次转换。每个转换后：
如果一个规则通道被转换：转换数据被储存在16位 的ADC_DR 寄存器中，EOC(转换结束)标志被设置， 如果设置了EOCIE，则产生中断。
如果一个注入通道被转换：转换数据被储存在16位 的ADC_DRJ1寄存器中，JEOC(注入转换结束)标志被 设置，如果设置了JEOCIE 位，则产生中断。
ADC 上电延迟一段时间后(tSTAB)，再次设置 ADON 位时开始进行转换；
通过清除ADON位可以停止转换，并将 ADC 置于 断电模式。
2、ADC 时钟 由时钟控制器提供的 ADCCLK 时钟和 PCLK2(APB2 时钟)同步，CLK 控制器为 ADC 时钟提供一个专 用的可编程预分频器。
五、可编程的通道采样时间
ADC使用若干个ADC_CLK周期对输入电压采样，采样 周期数目可以通过ADC_SMPR1和ADC_SMPR2寄存器中 的SMP[2:0]位而更改。每个通道可以以不同的时间 采样。
总转换时间如下计算：
TCONV = 采样时间 + 12.5个周期
例如：当ADCCLK=14MHz，则1.5周期的采样时间 TCONV = 1.5 + 12.5 = 14周期 = 1µs
一、ADC的构成 1、主要特征 12位分辨率 转换结束，注入转换结束和发生模拟看门狗事
件时产生中断 单次和连续转换模式 从通道0到通道n的自动扫描模式 自校准 带内嵌数据一致的数据对齐 通道之间采样间隔可编程
规则转换和注入转换均有外部触发选项 间断模式 双重模式(带2个ADC的器件) ADC转换速率1MHz ADC供电要求：2.4V 到 3.6V ADC输入范围：VREF-≤ VIN ≤ VREF+ 规则通道转换期间有DMA请求产生。
第15章模拟数字转换器ADC自 学内容
12位 ADC 是一种逐次逼近型模拟数字转换 器。它有18个通道，可测量16个外部和2个内部 信号源。各通道的 A/D 转换可以单次、连续、 扫描或间断模式执行。ADC 的结果可以左对齐或 右对齐方式存储在16位数据寄存器中。
模拟看门狗特性允许应用程序检测输入电压 是否超出用户定义的高/低阀值值。
极
VSSA
VSSA
输入，模拟电源地 等效于VSS的模拟电源地
ADC_IN[15:0] 模拟输入信号
16 个模拟输入通道
EXTSEL[2:0] 输入，数字
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
开始规则成组转换的六个外部触发信号
JEXTSEL[2:0] 输入，数字
开始注入成组转换的六个外部触发信号
二、ADC的功能描述
1、ADC 开关控制
通过设置 ADC_CR1 寄存器的 ADON 位可给 ADC 上电。当第一次设置 ADON 位时，它将 ADC 从 断电状态下唤醒；