常见ADC转换器及应用
《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。
ADC原理及的应用
ADC原理及的应用ADC是模数转换器的缩写，全称为Analog-to-Digital Converter。
它是一种电子设备，用于将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
ADC 的原理基于采样和量化两个核心步骤。
首先，ADC通过采样将模拟信号的连续波形转化为离散的数据点。
采样是指按照一定的时间间隔从模拟信号中选取多个等间隔的样本。
采样的速率被称为采样率，通常以赫兹（Hz）表示。
在采样过程中，ADC会根据采样定理要求，将采样频率至少设置为模拟信号最高频率的两倍，以确保采样数据的准确性。
接下来，ADC将采样得到的离散数据进行量化。
量化是指将每个样本的幅度值映射到一组离散的数值之间。
ADC使用一个量化器来将每个采样点的连续值转换为一个离散的数字表示。
最常见的量化方法是使用二进制表示，即将模拟信号的幅度值量化为二进制数。
量化的精度，也称为分辨率，决定了数字信号的精确程度。
分辨率越高，模拟信号的细微变化将被更准确地转换为数字信号。
ADC在各个领域的应用非常广泛。
以下是几个常见的应用示例：1.数字音频领域：ADC用于将声音信号转换为数字音频，使其能够被数字设备处理和存储。
例如，将模拟音频信号从麦克风或乐器中采样和量化，然后传输到计算机或数字音频设备中进行后续处理和回放。
2.电力系统：ADC在电力系统中用于监测和控制。
例如，用于电能计量，将电压和电流信号转换为数字形式，实现对电力负荷和能耗的测量和管理。
3.通信系统：ADC用于数字通信系统中的模拟信号转换和信号处理。
它可以将模拟信号转换为数字信号，并在数字信号处理器（DSP）中进行数字信号处理，例如滤波、调制解调等。
4.传感器网络：ADC在各种传感器网络应用中起着重要作用。
传感器通过ADC将模拟传感器信号转换为数字信号，然后传输给中央控制系统。
例如，温度传感器、压力传感器、湿度传感器等常用于自动化、环境监测和物联网等应用。
5.医疗设备：ADC被广泛用于医学领域的各种设备中，如心电图机、血压计等。
AD转换芯片ADC原理及应用
(2).引脚结构
ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0—5V,若信号太小，必须
进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前 增加采样保持电路。文档来自于网络搜索
地址输入和控制线：4条
ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码
ADC0809A/D
ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS
组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。
由上图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转
8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，A/D转换完的数字量，线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进 行转换。A,B和C为地址输入线，用于选通IN0—IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如 下表所示。文档来自于网络搜索
常见ADC转换器及应用
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单片机电子教案
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ADC0809 芯片使用模拟开关切换，可以分时处理8 路模拟量输入信号。在某一时 刻，模拟开关只能与一路模拟量通道接通，对该通道进行A/D 转换。当地址锁存 信号ALE为高电平时，C、B、A三条线上的地址数据送入ADC0809内部的地址锁 存器中，经过译码器译码后选中某一通道。当AL E= 0时，地址锁存器处于锁存 状态。此时，转换启动信号端START出现下降沿。只有当转换启动信号端START 出现下降，并延迟Teoc (≤8c1+ 2uS) 后，芯片启动A/D 转换；当转换启动信号端 START 出现上升沿时，ADC0809复位。 ADC0809的时钟信号由CLOCK端送入， 其最高频率为640MHz，在这个最高频 率下ADC0809的A/D 转换时间为100uS左右。当ADC0809用于AT89C51单片机系 统时，若AT89C51采用12MHz的晶振，则ADC0809的时钟信号可以由AT 89C51的 ALE经过一个四分频电路获取。这时ADC0809的时钟频率为500KHz，A/D转换结 束后，将转换的结果送到三态锁存输出缓冲器，使ADC0809的允许输出控制端 OE为高电平，打开三态输入锁存器，就可以在DB0~DB7 上，读出A/D 转换结果 。EOC为转换结束输出信号。在A/D转换期间，EOC维持高电平；当A/D 转换结 束时，EOC变成高电平，通过EOC的状态，系统就可以确定ADC0809的转换状态 。
Vref-ຫໍສະໝຸດ ALE图8-4 ADC0809扩展电路
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模数转换器(ADC)的几种主要类型
模数转换器(ADC)的几种主要类型现在的软件无线电、数字图像采集都需要有高速的A/D采样保证有效性和精度，一般的测控系统也希望在精度上有所突破，人类数字化的浪潮推动了A/D转换器不断变革，而A/D转换器是人类实现数字化的先锋。
A/D转换器发展了30多年，经历了多次的技术革新，从并行、逐次逼近型、积分型ADC，到近年来新发展起来的∑-Δ型和流水线型ADC，它们各有其优缺点，能满足不同的应用场合的使用。
逐次逼近型、积分型、压频变换型等，主要应用于中速或较低速、中等精度的数据采集和智能仪器中。
分级型和流水线型ADC主要应用于高速情况下的瞬态信号处理、快速波形存储与记录、高速数据采集、视频信号量化及高速数字通讯技术等领域。
此外，采用脉动型和折叠型等结构的高速ADC，可应用于广播卫星中的基带解调等方面。
∑-Δ型ADC主应用于高精度数据采集特别是数字音响系统、多媒体、地震勘探仪器、声纳等电子测量领域。
下面对各种类型的ADC作简要介绍。
1．逐次逼近型逐次逼近型ADC是应用非常广泛的模/数转换方法，它包括1个比较器、1个数模转换器、1个逐次逼近寄存器（SAR）和1个逻辑控制单元。
它是将采样输入信号与已知电压不断进行比较，1个时钟周期完成1位转换，N位转换需要N个时钟周期，转换完成，输出二进制数。
这一类型ADC的分辨率和采样速率是相互矛盾的，分辨率低时采样速率较高，要提高分辨率，采样速率就会受到限制。
优点：分辨率低于12位时，价格较低，采样速率可达1MSPS；与其它ADC相比，功耗相当低。
缺点：在高于14位分辨率情况下，价格较高；传感器产生的信号在进行模/数转换之前需要进行调理，包括增益级和滤波，这样会明显增加成本。
2．积分型ADC积分型ADC又称为双斜率或多斜率ADC，它的应用也比较广泛。
它由1个带有输入切换开关的模拟积分器、1个比较器和1个计数单元构成，通过两次积分将输入的模拟电压转换成与其平均值成正比的时间间隔。
ADC的分类比较及性能指标
ADC的分类比较及性能指标1 A/D转换器的分类与比较 (1)1.1 逐次比较式ADC (1)1.2 快闪式（Flash）ADC (2)1.3 折叠插值式（Folding&Interpolation）ADC (3)1.4 流水线式ADC (4)1.5 ∑-Δ型ADC (6)1.6 不同ADC结构性能比较 (6)2 ADC的性能指标 (7)2.1 静态特性指标 (7)2.2 动态特性指标 (11)1 A/D转换器的分类与比较A/D转换器（ADC）是模拟系统与数字系统接口的关键部件，长期以来一直被广泛应用于雷达、通信、电子对抗、声纳、卫星、导弹、测控系统、地震、医疗、仪器仪表、图像和音频等领域。
随着计算机和通信产业的迅猛发展，进一步推动了ADC在便携式设备上的应用并使其有了长足进步，ADC正逐步向高速、高精度和低功耗的方向发展。
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转换器的分类很多，按采样频率可划分为奈奎斯特采样ADC和过采样ADC，奈奎斯特采样ADC又可划分为高速ADC、中速ADC和低速ADC；按性能划分为高速ADC和高精度ADC；按结构划分为串行ADC、并行ADC和串并行ADC。
在频率范围内还可以按电路结构细分为更多种类。
中低速ADC可分为积分型ADC、过采样Sigma-Delta型ADC、逐次逼近型ADC、Algonithmic ADC；高速ADC可以分为闪电式ADC、两步型ADC、流水线ADC、内插性ADC、折叠型ADC和时间交织型ADC。
下面主要介绍几种常用的、应用最广泛的ADC结构，它们是：逐次比较式（S A R）ADC、快闪式（F l a s h）ADC、折叠插入式（F o ld i n g&Interpolation）ADC、流水线式（Pipelined）ADC和∑-Δ型A/D转换器。
1.1 逐次比较式ADC图1 SAR ADC原理图图1是SAR ADC的原理框图。
ADC方法及其应用解析
ADC方法及其应用解析ADC（Analog-to-Digital Converter）即模拟到数字转换器，是一种将模拟信号转换成数字信号的设备或电路。
它是广泛应用于电子设备中的关键部件，能够将模拟量转换成数字量，提供适合数字处理的输入。
ADC的基本原理是将连续变化的模拟信号转换成一系列离散值的数字信号。
具体流程如下：1. 采样（Sampling）：将连续信号按照一定的时间间隔采集一系列模拟样本点，形成离散的信号序列。
2. 量化（Quantization）：将采样到的连续信号值映射到特定的离散值，这个离散值称为量化值。
量化值的精度决定了ADC的分辨率。
3. 编码（Encoding）：将量化后的模拟信号值通过编码器转换成对应的二进制数字，形成数字信号。
4. 输出（Output）：将编码后的数字信号输出给数字处理器或存储器，进行进一步的数字处理。
1.模拟信号采集：ADC广泛应用于各种采集系统中，如声音、图像、温度、压力、速度等模拟信号的采集。
通过ADC将模拟信号转换成数字信号后，可以方便地进行数字处理、传输和存储。
2.传感器读取：许多传感器输出的都是模拟信号，如光电传感器、压力传感器、温度传感器等。
通过ADC将传感器输出的模拟信号转换成数字信号后，可以更方便地进行信号处理和判断。
3.音频处理：音频设备中的模拟声音信号需要经过ADC转换成数字信号，再通过数字信号处理器（DSP）进行各类音频处理，如滤波、均衡、混响、压缩等操作，最后再通过DAC转换成模拟信号输出。
4.通信系统：通信系统中，数字信号在传输前必须通过ADC转换成模拟信号，例如ADSL调制解调器将数字信号转换成模拟信号进行传输，接收端再通过ADC将模拟信号转换成数字信号进行解码和处理。
5.医疗设备：医疗设备中的生理参数监测仪器，如心电图仪、血压计、血氧仪等，需要将模拟信号采集并通过ADC转换成数字信号，以便后续的医学诊断和分析。
6.自动控制系统：自动控制系统中的模拟量传感器一般通过ADC转换成数字量信号，供控制器进行逻辑判断和控制处理。
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。
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。
这类AD速度比逐次比较型高，电路规模比并行型小。
4）Σ-Δ(Sigma?/FONT>delta)调制型（如AD7705）Σ-Δ型AD由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组成。
adc的种类工作原理和用途
adc的种类工作原理和用途ADC（Analog-to-Digital Converter）即模数转换器，是一种电子设备，用于将连续的模拟信号转换成离散的数字信号。
ADC在现代电子设备中得到了广泛的应用，下面将详细介绍ADC的种类、工作原理和用途。
一、ADC的种类根据其工作原理和结构，ADC可以分为以下几种主要类型：1. 逐次逼近式（Successive Approximation）ADC：逐次逼近式ADC 采用逼近法对输入模拟信号进行逐级逼近，最终得到一个数字输出。
它通过与模拟输入进行比较，并根据比较结果逐步逼近输入信号的真实值。
逐次逼近式ADC是一种广泛应用的ADC类型，具有较高的转换速度和较低的功耗。
2. 并行式ADC（Parallel ADC）：并行式ADC将模拟信号按位数进行分割，每个位数均通过特定的电路进行转换，最后将结果合并成一个完整的数字输出。
并行式ADC具有较高的转换速度，但由于其需要大量的电路，使得成本和功耗较高。
3. 逐次逼近型逐次逼近系统（Pipeline ADC）：逐次逼近型逐次逼近系统采用多级的逐次逼近ADC进行串联，以提高整个系统的转换速度。
每个电路将输入信号一次逼近一位，并将逼近结果传到下一级，直到最终得到完整的数字输出。
逐次逼近型逐次逼近系统ADC具有较高的转换速度和较低的功耗，广泛应用于高速数据转换领域。
4. Sigma-Delta ADC：Sigma-Delta ADC采用了过采样和噪声整形的技术，通过对输入信号进行高速取样，然后通过滤波器和数字处理器来获取高精度的输出。
Sigma-Delta ADC具有较高的转换精度和动态范围，常用于音频和通信等领域。
二、ADC的工作原理ADC的工作原理主要是将模拟信号经过一系列的步骤转换成数字信号。
以下是一般ADC的工作流程：1.采样：将模拟信号在采样保持电路中进行取样，将连续的模拟信号转换为离散的样本。
2.量化：将采样后的模拟信号转换为相应的数字数值。
ADC有哪些实际应用-如何利用噪声扰动提高ADC无杂散动态范围-
ADC有哪些实际应用?如何利用噪声扰动提高ADC无杂散动态范围?ADC是模数转换器的简称，在本文中不是游戏中的ADC哦。
为了增进大家对ADC的认识，本文将基于两个方面介绍ADC：1.ADC的实际应用、2.如何利用噪声扰动提高ADC无杂散动态范围。
如果你对ADC具有兴趣，不妨和我一起继续往下阅读哦。
一、ADC实际应用1.音乐录制模数转换器是2000年代音乐再现技术和基于数字音频工作站的声音记录所不可或缺的。
人们通常使用模拟记录在计算机上制作音乐，因此需要模数转换器来创建脉冲码调制(PCM)数据流，该数据流会进入光盘和数字音乐文件。
当前用于音乐的模数转换器可以以高达192 kHz的速率采样。
在这些问题上存在大量文献，但是商业考虑通常起着重要作用。
许多录音棚采用24位/ 96 kHz(或更高)脉冲编码调制(PCM)或直接流数字录音(DSD)格式，然后对信号进行下采样或抽取，以进行光盘数字音频制作(44.1 kHz)，对于常用的广播和电视广播应用，由于人类的奈奎斯特频率和听觉范围，将其降低到48 kHz 。
2.数字信号处理要求ADC处理，存储或传输几乎任何数字形式的模拟信号。
例如，电视调谐卡使用快速视频模数转换器。
慢速片上8、10、12或16位模数转换器在微控制器中很常见。
数字存储示波器需要非常快速的模数转换器，这对于软件定义的无线电及其新应用也至关重要。
3.科学仪器数字成像系统通常使用模数转换器将像素数字化。
一些雷达系统通常使用模数转换器将信号强度转换为数字值，以进行后续信号处理。
许多其他原位和遥感系统通常使用类似技术。
所得数字化数值中的二进制位数反映了分辨率，xxx的离散量化级数(信号处理)。
模拟信号和数字信号之间的对应关系取决于量化误差。
量化过程必须以足够的速度进行，这可能会限制数字信号的分辨率。
科学仪器中的许多传感器都会产生模拟信号。
温度、压力、pH、光强度等。
所有这些信号都可以放大并馈送到模数转换器，以产生与输入信号成比例的数字。
电子设计创新训练(基础)第四章 常用AD、DA转换器应用介绍
此程序仅为一个采样示例， 主函数实际没有使用意义。
（二）8路8位分辨率ADC0809及与MCU的直接I/O接口
1、简介
ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直 插式封装，如图3-13所示。下面说明各引脚功 能。IN0～IN7：8路模拟量输入端。2-1～2-8： 8位数字量输出端。ADDA、ADDB、ADDC：3 位地址输入线，用于选通8路模拟输入中的一路。 ALE：地址锁存允许信号，输入，高电平有效。 START： A／D转换启动信号，输入，高电平 有效。 EOC： A／D转换结束信号，输出， 当A／D转换结束时，此端输出一个高电平（转 换期间一直为低电平）。 OE：数据输出允许 信号，输入，高电平有效。当A／D转换结束时， 此端输入一个高电平，才能打开输出三态门， 输出数字量。CLK：时钟脉冲输入端。要求时 钟频率不高于640KHZ（典型500KHZ，转换时 间小于100μs）。 REF（+）、REF（-）：基 准电压。 Vcc：电源，单一＋5V。GND：地。 图4-13 ADC0809引脚图
图4-8 AD57A的管脚图
A0 ：字节地址／短周期，高为8位变换／输出低4位，低为12位变换／输出高8位； STS ：变换状态，高为正在变换，低为变换结束．STS总共有三种接法：(1)空着：只 能在启动变换，25 μ s以后读A／D结果；(2)接静态端口线：可用查询方法，待STS为 低后再读A／D变换结果；(3)接外部中断线：可引起中断后，读A／D变换结果； REFIN ：基准输入． REFOUT ：内部10V基准输出； BIP OFF ：双极性方式时，偏置电压输入端(10V基准)；
ADC0809的工作过程是：首先输入3位地址，并使ALE=1，将地址存 入地址锁存器中。此地址经译码选通8路模拟输入之一到比较器。START上 升沿将逐次逼近寄存器复位。下降沿启动 A／D转换，之后EOC输出信号变 低，指示转换正在进行。直到A／D转换完成，EOC变为高电平，指示A／ D转换结束，结果数据已存入锁存器，这个信号可用作中断申请。当OE输 入高电平 时，输出三态门打开，转换结果的数字量输出到数据总线上。
ADC原理及的应用
高精度Delta-Sigma A/D转换器的原理及其应用本次在线座谈主要介绍TI的高精度Delta-Sigma A/D转换器的原理及其应用，Delta-Sigma转换器的特点是将绝大多数的噪声从动态转移到阻态，通常Delta-Sigma转换器被用于对成本与精度有要求的低频场合。
本文首先将对TI的高精度Delta-Sigma A/D转换器进行综述性介绍，而后将介绍噪声的测量及芯片ADS1232等。
Delta-Sigma转换器综述Delta-Sigma转换器是采用超采样方法将模拟电压转换成数字量的1位转换器，它由1位ADC、1位DAC与一个积分器组成，见图1。
Delta-Sigma转换器优点表现在低成本与高分辨率，适合用于现在的低电压半导体工业的生产。
Delta-Sigma转换器组成Delta-Sigma转换器由差分放大器、积分器、比较器与１位的DAC组成，输入信号减去来自1位DAC的信号将结果作为积分器的输入，当系统得到稳定工作状态时，积分器的输出信号是全部误差电压之和，同时积分器可以看作是低通滤波器，对噪声有-6dB的抑制能力。
积分器的输出用1位ADC来转换，而后比较器将输出数字1和0的位流。
DAC将比较级的输出转换为数字波形，回馈给差分放大器。
Delta-Sigma转换器原理详述积分器将量化噪声伸展到整个频带宽度，从而使噪声成型，而滤波器可以过滤掉绝大多数的成型噪声。
有几个误差源会降低整个系统的效果，为了满足ADC的输入范围，很多信号要求一些放大电路和电平偏移电路，有时放大器在ADC的内部，有时使用外部放大器。
无论是哪一种情况，放大器电压、电压漂移、输入偏置电流或采样噪声将引入误差信号。
为了得到精确的ADC转换结果，放大器的误差应该通过调整来消除或减少。
积分器对输入低频或直流信号内置一个低通滤波器，从而极大地降低了通道内的噪声。
典型的半导体放大器的噪声分为两个部分，1/F噪声和对地噪声，Delta-Sigma ADC的主要应用是在低频场合，因此1/F噪声的影响占主要地位。
6.8 AD转换原理、器件及应用
双积分式A/D转换原理：
双各分式A/D转换采用间接转换技术，其原理框图见图6-42。 其转换过程简述如下： 1. 首先，逻辑控制器发出t0脉冲，清零计数器和寄存器， 同时断开S1~S3和S4、S5闭合，积分电容 放电至零电荷。 2. 逻辑控制器发出t1脉冲，S2~S5断开，S1闭合，对被测 电压UX进行积分。同时令计器开始对f0定时计算。积 分器输出电压U0为： T1 1 T1 Uo U x dt Ux 0 RC RC 3. 当计算器溢出时，积分时间为T1，T1为定值。此称为采 样阶段，见图6－42。
图6-47 5G7135引脚功能
图6-48 MC7135 外部连接
Hale Waihona Puke 图6-49 MC7135 外接时钟电路
3.ICL7106A/D转换器
• ICL7106是美国哈里斯（Harris） 公司生产的双积分式 3 1 2 位A/D 转换器，其它公司生产的7106 产品可以互换使用。7106内含 3 1 2 位A/D转换器、BCD-7段译码器、 时钟电路、参考电压和LCD驱 动电路，因此可直接和液晶显 示器相连。 • 7106的量程为2.000V或200mV， 可根据需要选择。7106是40脚 双列直插式封装，其引脚功能 见图6-52a。
T1 T2 Ux UN RC RC
• 设T1期间计数器计数值为N1；T2期间计数值N2；时钟脉冲 频率为f0，则N1=T1f0，N2=T2f0，代入式（6-34）得：
N1 N2 Ux UN
由上式可见，N2正比于被测电压Ux在一个周期内的平均值U x。 • 由上式可见，若采样时间 是交流干扰信号周期的整数倍， 双积分A/D转换器对干扰信号具有无穷大的抗干扰能力。 这是双积分式A/D的突出优点，其缺点是转换时间较长， 一般大于40ms，不适用于被测信号频率较高的场合，而对 于直流或缓变信号，得到广泛应用。
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。
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。
这类AD速度比逐次比较型高，电路规模比并行型小。
4）Σ-Δ(Sigma/FONT>del ta)调制型（如AD7705）Σ-Δ型AD由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组成。
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。
A-D转换器
VREF RC
(t2
t1 )
VREF RC
T2
2n TC RC
VI
vB
（3）反向积分阶段
vG3
T2
2nTC VREF
VI
T2=λTC
T2 TC
2n VREF
VI
dn1dn2 d1d0
显然，计数器中的数字λ（dn-1dn-2…d1d0）与输入模拟信号VI成正比。
例1 设10位双积分型ADC的基准电压VREF＝8V，时钟频 率fCP=1MHz，请问输入电压VI＝2V时，A/D转换器输出的 数字量D(10)是
vB
（3）反向积分阶段
vG3
随着反向积分的进行，vO逐渐上升，当t＝T1+T2时，vO上 升到vO=0V，从而使vB=0，门G3被关闭，计数器停止计数， 反向积分结束，完成一个转换周期。
vB
（3）反向积分阶段
vG3
vO
(t2
)
VP
1 RC
t2 t1
(VREF )dt
0
VP
Байду номын сангаас
1 RC
t2 t1
VREFdt
（2）正向积分阶段 。 启动脉冲到来时转换开始，vC=1，开关S0断开，S1接输入 信号VI，积分器开始对VI积分
vB
vG3
vO
1 RC
t
0 VI dt
VI RC
t
当积分到t=T1=2nTCP（TCP为时钟周期）时，n位计数器 计满2n个时钟脉冲，状态变为11…111，正向积分结束。
vB
vG3
采样定理：fS≥ 2fi（max）
2. 量化和编码
1)量化：将采样电压表示成某个最小数量单位（△）的整数 倍。
adc的种类,工作原理和用途
adc的种类,工作原理和用途ADC（Analog-to-Digital Converter，模拟-数字转换器）是一种将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的设备。
在现代电子系统中，ADC起着至关重要的作用。
本文将介绍ADC的种类、工作原理和用途。
一、ADC的种类1.并行ADC：并行ADC（Parallel ADC）是一种高速、高精度的转换器。
它将多个转换单元并行工作，以提高整体转换速度。
并行ADC适用于高速数据采集和实时信号处理场景。
2.串行ADC：串行ADC（Serial ADC）是一种低速、低精度的转换器。
它通过串行传输数据，逐位完成模拟信号到数字信号的转换。
串行ADC适用于对速度要求不高的场景，如通信系统和传感器信号处理。
3.流水线ADC：流水线ADC（Pipeline ADC）是一种高效的多级转换器。
它将整个转换过程分为多个阶段，每个阶段按照一定顺序依次完成。
流水线ADC能够在较低的时钟频率下实现高速转换。
4.积分式ADC：积分式ADC（Integrating ADC）是一种基于积分原理的转换器。
它通过测量输入信号与参考信号的积分差值，实现模拟信号到数字信号的转换。
积分式ADC具有高精度和低漂移的特点。
5.闪烁ADC：闪烁ADC（Flash ADC）是一种高速、高精度的转换器。
它利用多个并行转换单元，在纳秒级时间内完成模拟信号的转换。
闪烁ADC适用于高性能数据采集和实时信号处理。
二、ADC的工作原理1.采样：ADC通过采样定理确定采样频率，将高速变化的模拟信号转换为离散的数字信号。
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。
2.量化：采样后的模拟信号需要进行量化，将其转换为二进制数字序列。
量化的过程通常采用均匀量化或非均匀量化方法。
3.编码：量化后的二进制数字序列需要进行编码，以便存储和传输。
常用的编码方式有努塞尔编码、韦弗编码等。
4.转换：ADC将编码后的二进制数字序列转换为数字信号，从而实现模拟信号到数字信号的转换。
adc的原理和应用
ADC的原理和应用1. ADC简介ADC全称为模数转换器（Analog-to-Digital Converter），是一种电子元件，用于将模拟信号转换为数字信号。
ADC广泛应用于各种领域，如通信、仪器仪表、计算机等。
本文将介绍ADC的工作原理和应用场景。
2. ADC的工作原理ADC的工作原理可以简单地概括为以下三个步骤：2.1 采样ADC首先对模拟信号进行采样。
采样是指将连续时间的模拟信号在一定时间间隔内进行离散化。
常用的采样方法有等间隔采样和不等间隔采样。
采样得到的离散信号将作为ADC的输入信号。
2.2 量化采样得到的离散信号是连续幅值的，而ADC需要将模拟信号转换为数字信号，因此需要对采样得到的信号进行量化。
量化是将连续幅值信号划分为一系列离散值的过程。
常用的量化方法有线性量化和非线性量化。
2.3 编码量化得到的离散信号还需要进一步进行编码，转换为数字信号。
编码的目的是将离散信号表示为一定位数的二进制码。
常用的编码方式有二进制编码、格雷码等。
3. ADC的应用场景ADC作为模拟信号转换为数字信号的关键元件，在众多领域中发挥着重要的作用。
以下列举了ADC的一些常见应用场景。
3.1 通信领域在通信领域中，ADC被广泛应用于音频和视频信号的处理。
例如，将模拟音频信号转换为数字音频信号以便于传输和处理，这是数字音频设备如MP3播放器和移动电话中的常见应用。
3.2 仪器仪表ADC在仪器仪表领域中也有着广泛的应用。
例如，使用ADC测量温度、压力等物理量，并将其转换为数字信号进行处理和显示。
ADC在示波器、多用途测试仪等仪器上的使用可以实现更精确的测量和数据处理。
3.3 控制系统在控制系统中，ADC常用于将模拟传感器信号转换为数字信号，用于实时监测和控制。
例如，将温度传感器测得的模拟信号转换为数字信号后，通过控制系统进行温度控制。
3.4 计算机ADC在计算机硬件中也扮演着重要的角色。
例如，计算机中的音频接口可以将模拟音频信号转换为数字信号，以便计算机进行录音和播放。
AD与DA转换简介及其应用
A/D与D/A转换简介及其应用班级：姓名：学号：一、背景随着现代科学技术的迅猛发展,特别是数字系统已广泛应用于各种学科领域及日常生活,微型计算机就是一个典型的数学系统。
但是数字系统只能对输入的数字信号进行处理,其输出信号也是数字信号。
而在工业检测控制和生活中的许多物理量都是连续变化的模拟量,如温度、压力、流量、速度等,这些模拟量可以通过传感器或换能器变成与之对应的电压、电流或频率等电模拟量。
为了实现数字系统对这些电模拟量进行检测、运算和控制,就需要一个模拟量与数字量之间的相互转换的过程。
即常常需要将模拟量转换成数字量,简称为AD 转换,完成这种转换的电路称为模数转换器(Analog to Digital Converter) ,简称ADC;或将数字量转换成模拟量,简称DA转换,完成这种转换的电路称为数模转换器(Digital to Analog Converter) ,简称DAC。
二、ADC和DAC基本原理及特点1、模数转换器(ADC)的基本原理模拟信号转换为数字信号,一般分为四个步骤进行,即取样、保持、量化和编码。
前两个步骤在取样-保持电路中完成,后两步骤则在ADC中完成。
常用的ADC有积分型、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。
其基本原理及特点:1）积分型(如TLC7135) 。
积分型ADC工作原理是将输入电压转换成时间或频率,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ADC大多采用积分型,现在逐次比较型已逐步成为主流。
双积分是一种常用的AD 转换技术,具有精度高,抗干扰能力强等优点。
但高精度的双积分AD芯片,价格较贵,增加了单片机系统的成本。
2）逐次逼近型(如TLC0831) 。
逐次逼近型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。
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。
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0.1 P 0.7 P 2.0 P 2.1 P 2.2 P
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D 0 A -7 B C
.. N0 . N7
0809
I I
/RD 8051
2.6 P
02
OE
/WR
1.0 P
02
START ALE
Vref+
V CC
EOC CLOCK 74LS74
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8.1.1 积分式A/D 积分式A/D转换的工作原理是将对输入电压的 测量转换成对基准源积分时间的测量,再测量 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。其原理类 似于中国古代沙漏计时的原理，先在沙漏里放 一定重量的沙，让其按一定速度流走，计算流 出沙的重量，就可以估计时间。这种方法的主 要优点是用简单电路就能获得高分辨率，所以 成本低、精度高，抗干扰能力强；主要缺点是 由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率 极低。 首页 向上 向下 未页 返回
3．ADC0809 的时序图 ADC0809 的时序图如下图所示。
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ADC0809 芯片使用模拟开关切换，可以分时处理8 路模拟量输入信号。在某一时 刻，模拟开关只能与一路模拟量通道接通，对该通道进行A/D 转换。当地址锁存 信号ALE为高电平时，C、B、A三条线上的地址数据送入ADC0809内部的地址锁 存器中，经过译码器译码后选中某一通道。当AL E= 0时，地址锁存器处于锁存 状态。此时，转换启动信号端START出现下降沿。只有当转换启动信号端START 出现下降，并延迟Teoc (≤8c1+ 2uS) 后，芯片启动A/D 转换；当转换启动信号端 START 出现上升沿时，ADC0809复位。 ADC0809的时钟信号由CLOCK端送入， 其最高频率为640MHz，在这个最高频 率下ADC0809的A/D 转换时间为100uS左右。当ADC0809用于AT89C51单片机系 统时，若AT89C51采用12MHz的晶振，则ADC0809的时钟信号可以由AT 89C51的 ALE经过一个四分频电路获取。这时ADC0809的时钟频率为500KHz，A/D转换结 束后，将转换的结果送到三态锁存输出缓冲器，使ADC0809的允许输出控制端 OE为高电平，打开三态输入锁存器，就可以在DB0~DB7 上，读出A/D 转换结果 。EOC为转换结束输出信号。在A/D转换期间，EOC维持高电平；当A/D 转换结 束时，EOC变成高电平，通过EOC的状态，系统就可以确定ADC0809的转换状态 。
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8.2.1 八位ADC0809并行的扩展
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ADC0809大规模集成电路芯片是一种由单一+5V 电源供 电，采用逐次逼近转换原理，输出的数字信号有三态缓 冲器，可直接连到数据总线，它也是一种能够对0～ +5V 八路输入模拟电压进行分时转换的通用型可编程模数转 换器（语意不明）。由于价格适中，与单片机的接口、 软件操作均比较简单，目前在8位单片机系统中有着广泛 的使用。
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单片机并行A/D扩展的方式主要有三种： 延迟法：单片机启动A/D后，延时，再读到正确的A/D 转换结果，这种方法连线和编程简单，但不适合高速采集。 查询法：转换完成的信号EOC必须接到AT89C51 的一 条I/O 线上。单片机启动A/D后，不断 检测EOC，若EOC=0则 A/D转换没有结束，继续检测EOC 直到EOC=1。当EOC=1 时 ，A/D 转换已经结束，单片机读取A/D 转换结果，这种方法 要占用CPU，但程序简单。 中断法：转换完成信号EOC 必须经过非门接到AT89C51 的中断请求输入线INT0或INT1上，AT89C51的中断触发方式 为下降沿触发。单片机启动A/D 转换后可以做其他工作，当 A/D 转 换 结 束 时 ， EOC 由 0 - 1 ， 经 过 非 门 传 到 INT 端 ， AT89C51 收到中断请求信号，进入中断服务程序，在中断服 务程序中单片机读取A/D 转换的结果。
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EOC：转换完成信号，当EOC上升为高电平时，表明内部 A/D转换已完成。 CLK：时钟输入信号，0809的时钟频率范围在10～1200kHz ，典型值为640kHz。
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图8-2 管脚定义
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8.2 并行A/D的扩展
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并行A/D的扩展是本章最重要的内容，并行A/D 的扩展涉及单片机应用系统三总线结构的扩展， 其实质是将A/D作为输入外设进行扩展。特别 是ADC0809的扩展，常作为本章的重点考试内 容，理解和掌握它，也就理解和掌握A/D扩展 的实质。 单片机并行A/D扩展须注意的问题主要有：地 址的确定、结果输入方式的确定。 单片机并行A/D扩展地址的确定，将再在具体 的芯片扩展中给出，主要方法和I/O口扩展一 章所述相同。 首页 向上 向下 未页 返回
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第8章 A/D扩展
bojia@t
学习指南 一个实际的单片机应用系统，要控制和监视被 控对象就不可避免的要和被测对象进行信息交 换。信息的格式主要有两种：模拟量和数字量。 由于单片机只能处理数字量，所以必须首先将 模拟量经过A/D转换变成数字量，才能处理。 单片机应用系统如何扩展A/D实现这一功能， 这就是本章所讨论的主要问题。
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4．ADC0809扩展范例 ADC0809 的扩展步骤如下：
（1）数据总线、地址总线扩展。 （2）确定A/D地址。 （3）A/D采样子程序的编写。
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例8.1 采用8051和ADC0809构成一个8通道数据采集系统。该 系统能够顺序采集各个通道的信号。8个通道的转换结果依 次放入30h～37h存储单元中，采集信号的动态范围为0V～ 5V。每个通道的采样速率为100 SPS。8051系统采用6M晶振 ，查询方式扩展。试设计硬件电路，并编写A/D采样程序。 分析：ADC0809内部有三态缓冲器，可直接扩展数据总线， 用P2口扩展地址总线，无须外加任何芯片，比较简单，时钟 CLK可由8051的ALE输出得到，但采用6M晶振时，应该先进 行二分频，才能满足ADC0809的时钟信号必须小于640K的要 求。扩展电路图如图8-4所示。
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8.1 A/D的原理、分类、及特性
一个实际的单片机应用系统，一般都采用单片机来 控制和监视被控对象，不可避免的要和被测对象进 行信息交换。信息的格式主要有两种：即模拟量和 数字量。由于单片机只能处理数字量，所以必须首 先将模拟量经过一定电路转换成数字量，单片机才 能处理，这种电路被称为A/D转换电路。 A/D转换的常用方法有：积分式A/D转换、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V-F型。
2．ADC0809管脚功能及定义 ADC0809模数转换器的引脚功能有： IN0～IN7：８路模拟量输入。 A、B、C：3位地址输入，2个地址输入端的不同组合选择八路模 拟量输入。 ALE：地址锁存启动信号，在ALE的上升沿，将A、B、C上的通 道地址锁存到内部的地址锁存器。 D0～D7：8位数据输出线，A/D转换结果由这8根线传送给单片机 。 OE：允许输出信号。当OE=1时，即为高电平，允许输出锁存器 输出数据。 START： 启 动 信 号 输入端 ， START 为正脉冲 ， 其上升沿清除 ADC0808的内部的各寄存器，其下降沿启动A/D开始转换。
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8.1.3 并行比较型/串并行比较型A/D 并行比较型A/D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A/D转换器等速度特别高的领 域。 串并行比较型A/D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A/D转换器配合D/A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A/D转换的叫 做分级（Multistep/Subrangling）型A/D，而从转换 时序角度又可称为流水线（Pipelined）型A/D，现代 的分级型A/D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。这类A/D速度比逐次比较型高，电路 规模比并行型小。
Vref-
ALE
图8-4 ADC0809扩展电路
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由电路图可知： ADC0809的地址是C0FFh； ADC0809的8 个模拟通道 所对应 的口地 址是 C0FFh~C7FFh； 采样的开始，只要对模拟通道对应的地址写入 一个数即启动转换； 由P1.0查询ADC0809的EOC信号，即可确定转 换是否完成； 8个通道的转换结果依次放入20h～27h存储单 元中。 首页 向上 向下 未页 返回
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8.1.2 逐次比较型A/D 逐次比较型A/D由一个比较器和D/A转换器通过 逐次比较逻辑构成，顺序的增加内部D/A的输 入值，并将其输出电压与A/D测量输入电压比 较，当二者相等时，内部D/A的输入值就是A/D 转换的结果。其原理类似于天平称重，不断增 加砝码，当天平平衡时，砝码的重量就是被测 物体的重量。这种方法的优点是速度较高、功 耗低；缺点是抗干扰能力差。