基本模数转换器(ADC)的设计
adc采样电路设计
adc采样电路设计
ADC(模数转换器)采样电路是数字电路中常用的一种电路,用于
将模拟信号转换为数字信号并存储到计算机内存或数字信号处理器中。
以下是一些ADC采样电路设计的基本步骤:
1. 确定ADC的输入范围和分辨率:在设计采样电路之前,需要明
确ADC的输入范围和分辨率,这有助于确定需要的采样率和采样位数。
2. 选择合适的采样定理:采样定理指出,在一个采样频率下,采
样点的电压应该比上一个采样点的电压高一定倍数,以保证采样精度。
常用的采样定理有正采样定理和负采样定理。
3. 设计数据采集电路:根据采样定理,需要设计一个数据采集电
路来将模拟信号转换为数字信号。
数据采集电路通常包括数据采集放大器、滤波器、采样定理调整电路等部分。
4. 确定采样率:采样率是指每秒可以采集到的采样点数。
常用的采样率有8位、16位、32位等。
采样率越高,采集到的样本点数越多,但需要更多的电路来支持。
5. 设计ADC内部电路:在数据采集电路设计完成后,需要根据ADC内部电路的设计要求来设计相应的电路,比如采样电阻、计数器等。
6. 验证电路:在设计完成后,需要对采样电路进行验证,以确保
其可以正确地采样和放大模拟信号,并且具有足够的精度和稳定性。
需要注意的是,ADC采样电路的设计是一个复杂的工程,需要充分考虑模拟信号的特性、电路的可靠性和稳定性等因素。
一种12位1M S-s含冗余位SAR ADC的设计
一种12位1M S-s含冗余位SAR ADC的设计一种12位1M S/s含冗余位SAR ADC的设计摘要：模数转换器（ADC）在现代电子系统中起着至关重要的作用，其中逐次逼近型（SAR）ADC是一种常见的架构。
本文介绍了一种新颖的12位1M采样率的SAR ADC设计，该设计采用了冗余位和多级比较器的结构，以提高转换精度和速度。
通过对ADC电路及其工作原理的详细说明，充分展现了该设计的优势和性能。
1. 引言模数转换器（ADC）是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的关键部件。
SAR ADC是目前最常用的ADC架构之一，其原理是通过比较参考电压与待测信号，逐位逼近地确定数字代码。
2. SAR ADC的工作原理SAR ADC的主要组成部分包括采样保持电路（S/H）和逼近逻辑电路。
S/H电路用于将连续的模拟信号抽样成离散的采样值，并在每个时钟周期前锁存。
逼近逻辑电路根据每一位的比较结果，逐步逼近待测信号的数字表示。
3. 冗余位和多级比较器的设计为了提高转换精度和速度，本设计使用了冗余位和多级比较器结构。
冗余位用于在每一位上进行额外的比较，以消除由于比较误差引入的非线性失真。
多级比较器结构则可以减小每个比较器的比较范围，提高转换速度。
4. ADC电路细节该SAR ADC的电路采用了12位的并行比较器结构，其中每一位采用了4级比较器。
并行比较器的输出通过加权网络反馈给参考电压发生器和逼近逻辑电路，以实现逐位逼近。
5. 性能评估通过电路仿真和性能评估，我们对这种SAR ADC的性能进行了全面的分析。
结果表明，该ADC设计能够实现12位精度的转换，采样率为1M S/s，同时具有较低的功耗和较高的转换速度。
6. 结论本文介绍了一种12位1M S/s含冗余位SAR ADC的设计。
通过采用冗余位和多级比较器的结构，提高了ADC的转换精度和速度。
通过电路仿真和性能评估，验证了该设计的优势和性能。
这种设计在数字信号处理、通信系统和传感器等领域有着广泛的应用前景综上所述，本文介绍了一种基于冗余位和多级比较器结构的12位1M S/s SAR ADC的设计。
adc采样控制电路设计实验总结 -回复
adc采样控制电路设计实验总结-回复ADC采样控制电路设计实验总结一. 引言ADC（模数转换器）是将模拟信号转换为数字信号的重要设备，广泛应用于各种电子系统中。
在设计ADC采样控制电路时，需要考虑信号处理的精度、速度和稳定性等因素。
本文将从设计的角度，介绍adc采样控制电路的设计过程及实验结果。
二. 设计思路1. 了解ADC的工作原理和要求ADC的工作原理是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，需要根据采样频率、分辨率和工作电压等要求选取合适的ADC芯片。
同时，还需要考虑参考电压、输入电阻和输入电容等因素。
2. 选择适当的电路拓扑和器件在adc采样控制电路设计中，常用的电路拓扑有运放反馈采样电路、电桥式采样电路和电流开关式采样电路等。
根据系统的要求，选择合适的拓扑，并选取合适的运放、电桥或电流开关等器件。
3. 进行电路仿真和优化在进行实际设计之前，通过电路仿真软件（如SPICE）对设计的电路进行仿真分析，评估其工作性能。
根据仿真结果进行电路参数的优化，以达到设计要求。
4. 绘制电路板图和制作原型根据优化后的电路参数，绘制电路板图，选取合适的电路板材料，进行电路板的制作。
制作好的电路板通过焊接电子器件，组装成原型电路。
5. 进行实验测试和性能评估将设计好的adc采样控制电路与相应的ADC芯片连接，并进行实验测试。
通过对采样率、信号精度、噪声等性能的评估，判断实验结果是否满足设计要求。
三. 实验过程及结果1. 设计电路拓扑和选择器件根据实际需求，选择了运放反馈采样电路作为ADC采样控制电路的拓扑。
选取了OPA4134运放作为输出放大器，以及AD7574 ADC芯片作为模数转换器。
2. 电路仿真和优化使用SPICE软件对设计的电路进行仿真分析，通过调整运放的偏置电流和增益等参数，优化了电路的工作性能。
仿真结果表明，电路在设计要求的范围内工作正常。
3. 绘制电路板图和制作原型根据仿真结果，绘制了电路板图，并选择了FR-4 材料制作了电路板。
模数转换器(ADC)设计及工作原理原理、分类解析
模数转换器（ADC）设计及工作原理、分类解析在仪器仪表系统中，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。
通常情况下，A/D转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。
取样是将随时间连续变化的模拟量转换为时间离散的模拟量。
取样过程示意图如图1所示。
图（a）为取样电路结构，其中，传输门受取样信号S(t)控制，在S(t)的脉宽τ期间，传输门导通，输出信号vO(t)为输入信号v1,而在（Ts-τ）期间，传输门关闭，输出信号vO(t)=0。
电路中各信号波形如图（b）所示。
图1 取样电路结构(a)图1 取样电路中的信号波形(b)通过分析可以看到，取样信号S(t)的频率愈高，所取得信号经低通滤波器后愈能真实地复现输入信号。
但带来的问题是数据量增大，为保证有合适的取样频率，它必须满足取样定理。
取样定理：设取样信号S(t)的频率为fs，输入模拟信号v1(t)的最高频率分量的频率为fimax，则fs与fimax必须满足下面的关系fs ≥2fimax，工程上一般取fs>(3～5)fimax。
将取样电路每次取得的模拟信号转换为数字信号都需要一定时间，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输出波形如图2所示。
图2 取样-保持电路原理图图2 取样-保持电路波形图电路由输入放大器A1、输出放大器A2、保持电容CH和开关驱动电路组成。
电路中要求A1具有很高的输入阻抗，以减少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还应具有低的输出阻抗，这样可以提高电路的带负载能力。
单片机课程设计---AD转换系统设计
目录A/D转换系统设计.................................................................................................................... - 1 -摘要和关键词.......................................................................................................................................... - 1 - 第一章设计任务与要求.......................................................................................................... - 2 -1.1、设计题目......................................................................................................................................... - 2 -1.2、设计目的......................................................................................................................................... - 2 -1.3、设计要求......................................................................................................................................... - 2 -1.4、完成的任务..................................................................................................................................... - 2 - 第二章方案比较与论证.......................................................................................................... - 2 -2.1、方案设想......................................................................................................................................... - 2 -2.2器件选择............................................................................................................................................ - 2 - 第三章芯片简介...................................................................................................................... - 3 -3.1 ADC0808简介................................................................................................................................... - 3 -3.1.1ADC0808的内部逻辑结构..................................................................................................... - 3 -3.1.2ADC0808引脚结构................................................................................................................. - 3 -3.2、8051单片机引脚图与引脚功能简介 ............................................................................................ - 5 -3.2.1、电源: ................................................................................................................................... - 5 -3.2.2 时钟: ....................................................................................................................................... - 5 -3.2.3控制线: .................................................................................................................................... - 5 -3.2.4、I/O线.................................................................................................................................. - 6 -3.3、8255A .............................................................................................................................................. - 6 - 第四章设计方案及程序流程图.............................................................................................. - 7 -4．1、设计方案...................................................................................................................................... - 7 -4.2、系统框图......................................................................................................................................... - 7 -4.3、程序流程图..................................................................................................................................... - 7 - 第五章PROTEUS仿真电路................................................................................................... - 8 -5.1、复位电路......................................................................................................................................... - 8 -5.2、振荡源............................................................................................................................................. - 9 -5.3、二分频电路................................................................................................................................... - 10 -5.4、AD转换电路 ................................................................................................................................ - 10 -5.5、显示电路....................................................................................................................................... - 11 -5.6 8255A电路...................................................................................................................................... - 11 -5.7总电路仿真...................................................................................................................................... - 12 - 第六章程序............................................................................................................................ - 12 -第七章感想体会.................................................................................................................... - 14 -第八章参考文献.................................................................................................................... - 15 -A/D转换系统设计摘要和关键词A/D转换是指将模拟信号转换为数字信号，这在信号处理、信号传输等领域具有重要的意义。
adc设计相关的书
adc设计相关的书ADC设计是指模数转换器（Analog-to-Digital Converter）的设计，它是现代电子系统中非常重要的一个部分。
ADC的设计涉及到电路设计、信号处理和数字系统等多个领域，因此有很多相关的书籍可以供学习参考。
本文将介绍几本经典的ADC设计相关的书籍，帮助读者了解ADC设计的基本原理和方法。
第一本推荐的书是《CMOS Analog Circuit Design》。
这本书由Phillip E. Allen和Douglas R. Holberg合著，介绍了CMOS模拟电路设计的基本概念和技术。
在ADC设计中，CMOS电路是常用的实现方式，因此了解CMOS电路设计原理对于ADC设计非常重要。
该书内容详尽，适合初学者入门。
第二本推荐的书是《Understanding Delta-Sigma Data Converters》。
这本书由Richard Schreier和Gabor C. Temes合著，介绍了Delta-Sigma数据转换器的原理和设计方法。
Delta-Sigma调制是一种常用于高精度ADC设计的技术，该书详细介绍了Delta-Sigma调制的基本原理和实现方式，对于深入理解ADC 设计非常有帮助。
第三本推荐的书是《Design of Analog CMOS Integrated Circuits》。
这本书由Behzad Razavi编写，是一本经典的模拟集成电路设计教材。
除了介绍CMOS电路设计的基本原理外，该书还涵盖了模拟电路中常用的建模技术和设计方法。
在ADC设计中，模拟电路的设计是关键步骤，该书对于提高ADC设计的质量和性能非常有帮助。
第四本推荐的书是《High-Speed ADCs》。
这本书由Martin P. Marshell和Jonathan D. McNeill合著，介绍了高速ADC设计的原理和技术。
随着通信和数据采集技术的发展，高速ADC在许多领域中得到广泛应用。
adc模数转换器原理
adc模数转换器原理模数转换器（ADC）是一种电子设备，它可以将模拟信号转换成数字信号。
它是一种把模拟信号转换成数字系数的技术，它主要应用在测量、仪器仪表和计算机等领域。
ADC可以将模拟信号（电压或电流）转换成数字信号。
ADC由一组电路组成，它可以将一个模拟量转换成一组数字。
ADC的研究历史可以追溯到机器数字技术的早期，直到有可能的研究者开始提出不同的模拟/数字转换器（ADC）设计概念。
现代ADC 可以追溯到1907年，当时广为人知的英国物理学家Sir Oliver Lodge 提出了一种模拟/数字转换器，它可以将模拟信号转换成数字信号。
常见的ADC通常包括模拟前端、采样持续系统和数字控制环节。
模拟前端过滤有效信号，以帮助维持模拟输入的频率，而采样持续系统使用所谓的“咆哮器”（Ramp Generator）来测量模拟输入的平均电平，而数字控制环节则使用电路来得出最终的数字序列。
此外，一些采用复杂技术的ADC还可能包括多种数字前端，以便在低速率下获得更高精度的测量结果。
ADC技术的发展也使ADC能够以较高的速度工作，这种技术就是多维ADC。
多维ADC的好处是：它可以在一个时钟周期内进行多路信号采样，并且在测量中可以获得更高的精度.多维ADC对应用非常有用，因为它可以提供更高的精度和更快的采样延迟。
除了多维ADC之外，还有另一种类型的ADC，即“混合信号ADC”。
该技术可以将模拟部分转换成数字信号，从而实现特定类型的信号处理，混合信号ADC通常由两个独立的子系统组成：数字信号处理子系统和ADC子系统。
数字信号处理子系统可以实现信号的初始处理，而ADC子系统则可以将模拟信号转换成数字信号，以便进行更精确的处理。
总的来说，ADC模数转换器可以满足各种应用场合的需求，它在测量、仪器仪表和计算机等领域均有广泛的应用。
此外，ADC技术的不断进步也使得它具有更高的精度和速度，能够满足多种不同的应用需求。
开关电容式模数转换器(ADC)的框图介绍
开关电容式模数转换器（ADC）的框图介绍随着消费电子设备尺寸的不断减小和复杂性的增加，强烈要求将越来越多的功能集成到单个芯片上。
进行这种集成的原因很多。
电路板设计变得更简单，需要放置的设备更少，布线的互连更少。
在纯数字环境中，集成以惊人的速度发展。
在过去的十年中，数字集成已从根本上改变了DVD播放器，AVR 和MP3播放器等消费类电子产品的系统设计。
消费者已经重复了更快，更便宜和更小的消费电子设备的好处。
当人们试图合并信号路径的模拟和数字部分时，这种集成路径变得更加困难。
在许多消费电子应用中，大型数字片上系统（SoC）IC已开始包含此模拟功能。
这里的挑战是极端的。
尽管进行了许多工艺改进，例如深n阱技术，该技术将模拟电路与数字核隔离开来，设计人员终试图将高性能模拟转换器与快速且嘈杂的数字信号处理器（DSP）放置在同一基板上。
迄今为止，很少有设备能够将其真正的高性能转换器和高速DSP推向市场。
为了解决这一挑战，有必要研究对芯片上数字电路的干扰较不敏感的新型转换器架构。
传统的开关电容架构大多数现代音频转换器都采用开关电容架构。
图1给出了简化的开关电容式模数转换器（ADC）的框图。
开关电容器DAC的架构相似，尽管随后的讨论将重点放在ADC上，但分析也适用于DAC。
在ADC中，将输入音频信号采样到采样电容器tex_C_ {s} [/ tex]，然后传输到积分电容器tex（C_ {i}）[/ tex]。
使用两相时钟，其中输入在phi1上采样，并与phi2上的反馈信号±Vref一起传输到积分电容器。
该架构的关键时间是phi1开关断开，而phi2开关闭合。
这是采样输入信号并将其提供给积分器的时间点。
输入或地面上的任何噪声都将被采样并出现在ADC输出中。
转换器设计中的一种常用技术是对数字时钟计时，以使其在采样事件之后发生。
数字时钟的边缘将始终将与信号相关的噪声注入到基板中，该基板将找到通往参考节点或采样电容器接地节点的路径。
分辨10uvadc设计
分辨10uvadc设计简介分辨率是指信号处理系统能够识别的最小变化量，通常用比特（bit）表示。
10uvadc表示一个具有10位分辨率的模数转换器（ADC）设计，它能够将模拟电压输入转换为10位二进制数字输出。
本文将详细介绍10uvadc设计的原理和实现方法。
10uvadc设计原理10uvadc设计的基本原理是将输入的模拟电压通过模数转换器转换为相应的数字表示。
模数转换器是一种将模拟信号转换为数字信号的电子元件，常见的类型包括逐次逼近型（SAR）ADC和逐次逼近型（Sigma-Delta）ADC等。
逐次逼近型ADC逐次逼近型ADC是一种常见的模数转换器，它利用逐步逼近的方法来逼近输入的模拟电压。
其基本原理如下：1.首先，将待转换的模拟电压与参考电压进行比较。
待转换的模拟电压会被连接到一个比较器，而参考电压通常是一个已知值。
2.比较器将比较结果转换为一个比特，表示比较结果是高于还是低于参考电压。
3.将比特传递给一个数字逻辑电路，根据比特的值进行下一步操作。
4.逻辑电路将根据比特的值调整参考电压的范围，并继续比较。
5.重复上述过程，直到得到全部的比特。
逐次逼近型ADC通过不断逼近的过程，逐渐减小误差，最终将模拟电压转换为相应的二进制数字输出。
10uvadc设计要求对于10uvadc的设计，需要满足以下要求：1.分辨率为10位，即能够输出10位二进制数字。
2.输入电压范围为0至10V。
3.输出电压范围为0至1023。
4.精度要求高，即输出的数字对应的模拟电压与实际输入电压之间的误差应尽量小。
5.设计应具有较低的功耗。
10uvadc设计实现方法10uvadc设计的实现方法可以分为硬件设计和软件设计两个阶段。
硬件设计硬件设计是10uvadc设计的核心部分，主要包括模数转换器的选择和电路的设计。
模数转换器的选择为了实现10位的分辨率，可以选择适合的逐次逼近型ADC作为模数转换器。
一些常见的逐次逼近型ADC有TI的ADS7924和ADI的AD7091R-5等。
∑–△型模数转换器(ADC)
∑–△型模数转换器(ADC)1.概述近年来，随着超大规模集成电路制造水平的提高，Σ-Δ型模数转换器正以其分辨率高、线性度好、成本低等特点得到越来越广泛的应用。
Σ-Δ型模数转换器方案早在20世纪60年代就已经有人提出，然而，直到不久前，在器件商品化生产方面，这种工艺还是行不通的。
今天，随着1微米技术的成熟及更小的CMOS几何尺寸，Σ-Δ结构的模数转换器将会越来越多地出现在一些特定的应用领域中。
特别是在混合信号集成电路(Mixed-signal ICs，指在单一芯片中集成有模数转换器、数模转换器以及数字信号处理器功能的集成电路芯片)中。
目前，Σ-Δ型模数转换器主要用于高分辨率的中、低频(低至直流)测量和数字音频电路。
用于低频测量的典型芯片有16位分辨的AD7701，24位分辨的AD7731等；用于高品质数字音频场合的典型芯片有18位分辨率的AD1879等。
随着设计和工艺的水平的提高，目前已经出现了高速Σ-Δ型模数转换器产品。
2. ∑–△型ADC的理论基础与一般的ADC不同，∑–△型ADC不是直接根据抽样数据的每一个样值的大小进行量化编码，而是根据前一量值与后一量值的差值即所谓的增量的大小来进行量化编码。
从某种意义上讲，它是根据信号波形的包络线进行量化编码的。
∑–△型ADC由两部分组成，第一部分为模拟∑–△调制器，第二部分为数字抽取滤波器，如下图所示。
∑–△调制器以极高的抽样频率对输入模拟信号进行抽样，并对两个抽样之间的差值进行低位量化，从而得到用低位数码表示的数字信号即∑–△码；然后将这种∑–△码送给第二部分的数字抽取滤波器进行抽取滤波，从而得到高分辨率的线性脉冲编码调制的数字信号。
因此抽取滤波器实际上相当于一个码型变换器。
由于∑–△调制器具有极高的抽样速率，通常比奈奎斯特抽样频率高出许多倍，因此∑–△调制器又称为过抽样ADC转换器。
这种类型的ADC采用了极低位的量化器，从而避免了制造高位转换器和高精度电阻网络的困难；另一方面，因为它采用了∑–△调制技术和数字抽取滤波，可以获得极高的分辨率；同时由于采用了低位量化输出的∑–△码，不会对抽样值幅度变化敏感，而且由于码位低，抽样与量化编码可以同时完成，几乎不花时间，因此不需要采样保持电路，这就使得采样系统的构成大为简化。
8位的adc设计原理
8位的adc设计原理8位的ADC设计原理一、引言模数转换器（ADC）是将模拟信号转换为数字信号的重要电子元件。
8位的ADC是指其输出为8位二进制数，即能将模拟信号按照256个离散的电平进行量化。
本文将介绍8位ADC的设计原理。
二、ADC的基本原理ADC的基本原理是将模拟信号进行采样和量化处理。
采样是指在一定的时间间隔内对模拟信号进行离散取样，量化是指将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
三、8位ADC的设计步骤1. 选择采样频率：采样频率决定了ADC对模拟信号进行离散取样的速度。
一般情况下，采样频率要满足奈奎斯特采样定理，即采样频率要大于信号最高频率的两倍。
2. 设计模拟前端电路：模拟前端电路主要包括信号放大电路、滤波电路和抗混叠电路。
信号放大电路用于放大模拟信号的幅度，滤波电路用于去除高频噪声，抗混叠电路用于防止由于采样频率低于奈奎斯特频率而引起的混叠失真。
3. 设计采样电路：采样电路一般采用开关电容式采样电路。
采样电路的关键是选择合适的采样电容和采样电阻，以及设计合理的采样触发电路。
4. 设计比较器电路：比较器电路用于将采样电路的输出与参考电压进行比较，得到数字信号的高低电平。
5. 设计数字输出电路：数字输出电路将比较器输出的高低电平转换为二进制数，一般采用编码器和锁存器的组合电路实现。
6. 设计时钟信号电路：时钟信号电路用于同步各个模块的工作，保证ADC的稳定性和准确性。
四、8位ADC的性能指标1. 分辨率：分辨率是指ADC能够区分的最小电平变化。
对于8位ADC，其分辨率为电压参考范围除以256。
2. 采样速率：采样速率是指ADC每秒钟能够进行的采样次数。
对于8位ADC，其采样速率一般在几十至上百兆赫范围内。
3. 信噪比：信噪比是指ADC输出的有效信号与噪声信号的比值。
信噪比越高，表示ADC的输出信号质量越好。
4. 无线电频率范围：无线电频率范围是指ADC能够处理的模拟信号频率范围。
五、ADC的应用领域ADC广泛应用于各个领域，如通信、音频、视频、仪器仪表等。
数模转换器基本原理及常见结构
ADC作用：将模拟量转换为数字量。 主要应用：(低速)数字万用表，电子秤等； (中速)工业控制，实验设备等；(高速)数字通 信、导弹测远等；(超高速)数字音频、视频信 号变换、气象数据分析处理。
ADC输入是模拟量，输出是数字量； ADC输出的数字量可视为输入电压(电 流)与基准电压(电流)相比所占的比例。
110
6V
7V≤V优in＜点8V ：转换0快000（000 仅一个时1钟11 周期）。7V
不足：n较大时，比较器、分压电阻数量 太大，难以保证其准确性及一致性。
二、逐次逼近式ADC
Vf Vi
Next
DAC
D0
比较器
Dn-1
_ Vp
比较
逐次逼近 寄存器
SAR
时钟
输出 寄存器
VR D0
Dn-1
开始前清零!
有了ma、b及实测输出x，用y=max+b即可 得到消除了增益和失调误差标准输出。
三、高分辨率ADC与微处理器的接口
当ADC位数大于CPU数据宽度的接口方 法（通常ADC提供两次读出数据控制）。
数据线 为三态
数据线 非三态
§8.4.4 ADC的应用电路
温度
V0
压力
V1
位移
V2
速度
V3
液位
V4
功率
最小数量单位称量化单位(1△=1LSB)。
编码：将量化结果用数字代码表示出来。 常见有自然二进制编码、二进制补码编码。
因取样值为输入信号某些时刻的瞬时值， 它们不可能都正好是量化单位的整数倍，即在
量化时不可避免地会引入量化误差(ε)。
量化误差：有限位ADC产生的输出数据的 等效模拟值与实际输入模拟量之间的差值。
半导体adc报告
半导体ADC报告1. 引言半导体模数转换器（ADC）是一种将模拟信号转换为数字信号的关键电子设备。
它在许多领域中广泛应用，包括通信、音频处理、传感器接口等。
本报告将介绍半导体ADC的基本原理、设计流程以及性能评估。
2. ADC的基本原理ADC的基本原理是将连续的模拟信号离散化为数字信号。
这个过程可以分为两个阶段：采样和量化。
2.1 采样采样是指将连续的模拟信号在时间上离散化。
为了确保采样的准确性，采样频率必须满足奈奎斯特采样定理：采样频率必须大于信号中最高频率的两倍。
常用的采样方式包括脉冲振幅调制（Pulse Amplitude Modulation，PAM）和脉冲编码调制（Pulse Code Modulation，PCM）。
2.2 量化量化是指将采样后的模拟信号转换为离散的数字信号。
在量化过程中，模拟信号的幅值被映射到离散的数值，通常使用固定的比特数来表示。
常见的量化方式有线性量化和非线性量化。
3. ADC的设计流程设计一种高性能的ADC需要经过以下几个关键步骤：3.1 确定需求在设计ADC之前，需要明确设计的目标和需求。
这包括希望实现的分辨率、采样率、功耗等。
根据需求，可以选择不同的ADC架构和设计方法。
3.2 选择ADC架构常见的ADC架构包括逐次逼近型ADC、并行型ADC和重叠采样型ADC。
每种架构都有其优势和劣势，根据需求和设计要求选择适当的架构。
3.3 电路设计和布局根据选定的ADC架构，进行电路设计和布局。
这包括模拟前端电路、采样电路、量化电路等。
电路设计要考虑信号的可靠传输、降噪和功耗等。
3.4 数字后端设计数字后端设计主要包括数字信号处理和数据转换。
这部分设计通常使用数字信号处理器（DSP）或者FPGA来实现。
数字后端设计的目标是将采样和量化后的模拟信号转换为数字信号，并进行后续处理。
3.5 仿真和优化完成ADC的设计后，需要进行仿真和优化。
通过仿真，可以评估ADC的性能，包括动态范围、信噪比、失真等。
如何设计简单的模数转换器和数模转换器电路
如何设计简单的模数转换器和数模转换器电路在电子领域中，模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）是常见的电路设备，它们可以将模拟信号转换为数字信号或将数字信号转换为模拟信号。
本文将介绍如何设计一种简单但有效的模数转换器和数模转换器电路。
一、模数转换器（ADC）电路设计：ADC的作用是将模拟信号转换为数字信号。
以下是一个简单的ADC电路设计方案：1. 采样电路：ADC的第一阶段是采样，即对模拟信号进行定期的采样。
可以使用开关电容电路或样保持电路来实现这一功能。
这些电路可以将输入信号保持在一个电容中，然后在固定的采样时间内读取电容电压。
2. 量化电路：采样之后，接下来需要将模拟信号量化为数字信号。
使用比较器和计数器可以实现这一过程。
比较器将采样信号与一个参考电压进行比较，并产生高低电平的输出信号。
计数器用于计算比较器输出信号的个数，并将其转换为数字表示。
3. 数字处理电路：ADC的最后一步是数字处理，即将量化后的数字信号进行处理和滤波。
这个过程可以使用微处理器或数字信号处理器（DSP）来完成。
数字处理电路可以对信号进行滤波、平滑和放大等操作，以提高最终输出结果的质量。
二、数模转换器（DAC）电路设计：DAC的作用是将数字信号转换为模拟信号。
以下是一个简单的DAC电路设计方案：1. 数字信号处理：DAC的第一步是对数字信号进行处理。
这可以通过计算机、FPGA或其他数字处理设备来完成。
在这一步中，将数字信号转换为对应的数值表示。
2. 数字到模拟转换：将处理后的数字信号转换为模拟信号的常用方法是使用数字锯齿波发生器。
数字锯齿波发生器通过逐步增加或减小电压的值来产生连续的模拟输出信号。
可以使用操作放大器和运算放大器来实现这个功能。
3. 输出放大和滤波：模拟信号产生后，可能需要通过放大器进行放大以适应实际应用场景。
此外，还可以使用滤波器来去除模拟信号中的噪声和杂散成分，以提高输出信号的质量和稳定性。
总结：通过以上简单的电路设计方案，我们可以实现基本的模数转换器和数模转换器。
ADC (模数转换器) design 实例
A/D转换原理
Vo Vr
-Vr -Vr
Vr Vi
注意：当比较器有失调时， 输出的阶跃位置将不在 Vi=0处，此时输出将超出 (-Vr, Vr)的范围，将导致 后面各级转换出错！ Vo=2Vi+Vr when A/D output 0 Vo=2Vi-Vr when A/D output 1
1-bit级电路的输入输出关系
ph1
Vs
ph2 1.5-bit stage2
2-bit ADC
1.5-bit stage1
ph1
ph2
一个转换周期 = 4个循环 每个循环完成2-bit的有效转换 总的分辨率 = 4*2 + 2 = 10-bit 总的采样率 = fc/4
Outline
• • • • • • • Specifications Principle of Cyclic ADC Behavior model Circuit-level model Transistor-level design Layout design Conclusion
SHA的开关电容电路实现
采样(ph1)
放大保持(ph2)
A/D转换原理
循环多步转换
ph1 Vs ph2
stage1
stage2
fine A/D
由SHA -> stage1 每次循环转换位数从 1-bit -> 2-bit 转换效率提高一倍
A/D转换原理
x2 + -
Vs
-
-
Vres1 + -
x2
-
• 问题根源：采样点位置固定重复 • 解决方法：选择合适的采样频率与信号频率之比
关于失真的分析
数模转换与模数转换器的原理与设计
数模转换与模数转换器的原理与设计数模转换和模数转换器是数字电子技术中常用的重要组件，是将模拟信号转换为数字信号或数字信号转换为模拟信号的关键设备。
在本文中，我们将介绍数模转换器（DA转换器）和模数转换器（AD转换器）的原理和设计。
一、数模转换器的原理与设计数模转换器（DA转换器）是将数字信号转换为模拟信号的设备。
它将数字信号按照一定的规则转换为模拟电压或电流输出，实现数字信号到模拟信号的转换。
数模转换器主要包括数字输入端、模拟输出端、数字控制电路和模拟输出电路。
数模转换器的原理是通过将数字输入信号通过根据控制信号的高低电平来控制开关电路的通断状态，由此来改变输出端的电压或电流。
常用的数模转换器有R-2R阻网络转换器、串行输入并行输出型转换器、并行输入串行输出型转换器等。
设计数模转换器时需要考虑以下几个要素：1. 分辨率：定义了转换器的精度，通常用比特数（Bit）来表示。
较高的分辨率意味着更精确的模拟输出。
2. 参考电压：转换器需要参考电压用于模拟输出的范围。
参考电压的选择需要根据具体应用场景来确定，通常为标准电压。
3. 输出范围：定义了模拟输出信号的最小和最大电压或电流值，用于确定模拟输出信号的幅值。
4. 更新速率：指的是数模转换器完成一次转换所需的时间，通常用赫兹（Hz）表示。
高的更新速率使得转换器能够快速响应输入信号的变化。
二、模数转换器的原理与设计模数转换器（AD转换器）是将模拟信号转换为数字信号的设备。
它将连续变化的模拟输入信号按照一定的规则转换为离散的数字输出信号。
模数转换器主要包括模拟输入端、数字输出端、模拟输入电路和数字控制电路。
模数转换器的原理是将模拟输入信号进行采样和量化，然后将量化结果转换为二进制数字输出。
常用的模数转换器有逐次逼近型转换器、积分型转换器、闪存型转换器等。
设计模数转换器时需要考虑以下几个要素：1. 采样率：采样率是指模数转换器对模拟输入信号进行采样的频率。
较高的采样率能够更准确地还原模拟输入信号。
第九章数模（DA）和模数（AD）转换电路
第九章 数模（D/A ）和模数（A/D ）转换电路一、 内容提要模拟信号到数字信号的转换称为模—数转换，或称为A/D （Analog to Digital ），把实现A/D 转换的电路称为A/D 转换器（Analog Digital Converter ADC ）；从数字信号到模拟信号的转换称为D/A （Digital to Analog ）转换，把实现D/A 转换的电路称为D/A 转换器（ Digital Analog Converter DAC ）。
ADC 和DAC 是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口。
二、 重点难点本章重点内容有：1、D/A 转换器的基本工作原理（包括双极性输出），输入与输出关系的定量计算；2、A/D 转换器的主要类型（并联比较型、逐次逼近型、双积分型），他们的基本工作原理和综合性能的比较；3、D/A 、A/D 转换器的转换速度与转换精度及影响他们的主要因素。
三、本章习题类型与解题方法 DAC网络DAC 权电阻 ADC 直接ADC间接ADC权电流型DAC权电容型DAC开关树型DAC输入/输出方式 并行 串行 倒梯形电阻网络DAC这一章的习题可大致分为三种类型。
第一种类型是关于A/D 、D/A 转换的基本概念、转换电路基本工作原理和特点的题目，其中包括D/A 转换器输出电压的定量计算这样基本练习的题目。
第二种类型是D/A 转换器应用的题目，这种类型的题目数量最大。
第三种类型的题目是D/A 转换器和A/D 转换器中参考电压V REF 稳定度的计算，这种题目虽然数量不大，但是概念性比较强，而且有实用意义。
（一）D/A 转换器输出电压的定量计算【例9 -1】图9 -1是用DAC0830接成的D/A 转换电路。
DAC0830是8位二进制输入的倒T 形电阻网络D/A 转换器，若REF V =5 V ，试写出输出电压2O V 的计算公式，并计算当输人数字量为0、12n - (72)和2n -1(82-1)时的输出电压。
模数转换器（ADC）的基本原理【转】
模数转换器（ADC）的基本原理【转】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。
下⾯简要介绍常⽤的⼏种类型的基本原理及特点: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。
其电路规模属于中等。
其优点是速度较⾼、功耗低,在低分辨率( < 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Halfflash型。
4 Σ-Δ调制型(如AD7701) 。
Σ- Δ型ADC以很低的采样分辨率( 1位)和很⾼的采样速率将模拟信号数字化,通过使⽤过采样、噪声整形和数字滤波等⽅法增加有效分辨率,然后对ADC输出进⾏采样抽取处理以降低有效采样速率。
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。
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《数字逻辑电路分析与设计》课程
项目
实施报告
题目(A)：基本模数转换器（ADC）的设计
组号： 8 任课教师：。
组长：。
成员：。
成员：。
成员：。
成员：。
联系方式：。
二零一四年十月二十五日
基本模数转换器（ADC ）的设计
一．设计要求
（1） 设计一个每单次按下按钮，就能够实现数模转换的电路，并用LED 显示对应输入模拟电压（0—3V ）的等级，当输入电压>3V 后，有“溢出”显示。
（2） 功能模块如图：
（3） 图中的“模数转换”为本教材第六章的并行ADC 转换电路。
在此基础上自行设计按键、LED 显示、模拟电压调节等模块，实现单次模数转换的功能。
模拟电压
调节模数转换LED 显示
按键
5V 电源
自行设计溢出标记的显示。
（4） 本电路的测试方法是，通过一个电位器对电源电压连续分压，作为ADC
的输入电压，每按下一次按键时，ADC 电路进行一次ADC 转换，并将转换的结果用数码管显示出来。
注意不要求显示实际的电压值，仅显示模拟电压的量化等级。
二．电路原理图
LED
显示
三．设计思路
根据题目要求，我们的电路本应分五个个模块，但实验室缺少8-3编码器不能实现转化，所以只能有四个一下模块：模拟电压调节；比较电路；记忆模块；LED显示。
模拟电压的调节可以用划变电阻来调节电压，理想中数模转化模块应由比较器，D触发器和编码器来实现，在我们的实际电路中我们只用了前两者。
最终我们用LED的亮灭来显示结果。
具体原理叙述如下：
在比较电压时，将参考电压V ref经电阻分压器产生一组不同的量化电平V i：v1=1/16V ref，v2=3/16V ref，v3=5/16V ref ，v4=7/16V ref ，v5=9/16V ref ，v6=11/16V ref ，v7=13/16V ref ，v8=15/16V ref ，这些量化电平分别送到相应lm339比较器的反相输入端，而输入电压V同时作用于lm339比较器的同相输入端。
当V大于V i时，第i个比较器输出状态1，即高电平；反之，比较器输出状态0，即低电平。
比较器的输出加到D触发器的输入端，在时钟脉冲CP的作用下，把比较器的输出存入触发器，得到稳定的状态输出Q，再由LED的亮暗状态显示，高电平则亮，低电平就暗。
当V≥15/16 V ref的时候，即Ｖ超过该转换器的最大允许的输入电压的时候产生“溢出”，我们使用了一个红色的报警LED亮作为显示。
此外，鉴于会因为按键时间的长短不一而造成的脉冲不整齐的问题，需要
加入一个消抖动的电路模块，即在电路的按键产生CP脉冲的部分加一个“阻容电路”，具体电路图如下（绿线为CP脉冲信号的输出）：
然后电路还需要清零作用，因为清零端是低电平有效，所以直接将74LS175通过开关接地（没有用消抖动），使得没按一次开关便可实现一次清零。
四．制作过程
1.分析电路，并用multisim12来实现其模拟并检验我们所设计的电路是否正确。
2.照着自己所涉及的电路在洞洞板上进行焊接。
3.对电路进行调试查看哪里出错并解决错误。
五．具体实施过程及调试过程
问题一：比较器输不出电压
按电路图连接好电路并焊好后，上电后按下CP脉冲开关，发现所有灯都不亮。
用万用表检测，发现LM339（其实是4个比较器的集成芯片）的正负输入端均有电压输入，但是没有输出电压（或者输出为毫伏级别电压，可忽略不计）就不知道怎么回事。
经过查阅资料及与老师同学的讨论，我们了解到原来单单一个比较器是输不出电压的，其只能输出一个“ON”或“OFF”的状态。
要使得比较器可以输出电压就必须接一个上拉电阻。
具体的电路图如下：
问题二：最后的溢出灯和倒数第二个灯一起亮
我们比较器开始检查，查看对应的接口是否有虚焊短路等错误，最后我们在175的输出接口发现自己这两个灯接在了同一个电上。
六．实际芯片引脚图及功能
74hc175:
Lm339
七．总结
做完这次项目之后，我们对模数转换的内容有了进一步的了解。
在进行焊接
的过程中接线有些多但并不难。
真正难得还是在于调试上，有些问题有时候并没有理论上那么简单即使我们用模拟软件模拟过。
比如说在339的输出端接一个上拉电阻才能有电压的输出还有后面的一些马虎问题比如说LED灯同时接一个输出等。
小组也经常开会一起检测所以也使这些问题变得更加容易解决。
我们最终做出了我们的成果，虽然有些不满意的地方但我们还是收获很多，这次经验会在下一次项目中帮助我们。
八．分工与合作
侯景业电路的调试与前期的电路制作
白波项目报告和前期查找资料
张缘电路的调试和总结
沈璘熙焊接电路和调试
汤志伟焊接电路和前期电路的制作。