AD模数转换
数电电子第7章 数模(DA)和模数(AD)转换
28
D7
27
D1
21
D0
20 )
VREF R 210
9
i0
Di
2i
VREF R 210
D
模拟输出电流（流入运算放大 器虚地）与10位二进制数的数 值（即数字量）成正比，实现 了数字/模拟电流的转换
式中Ｄ为输入二进制数的数值。
接入运算放大器后，则可 将数字量转换为模拟电压，运放 的输出电压：
（二）集成D/A转换器的结构及分类
各种类型的集成DAC器件多由参考电压源，电阻网络和电子开关三个 基本部分组成。
按电阻网络的结构不同，可将DAC分成T形R-2R电阻网络DAC、倒T 形R-2R电阻网络DAC及权电阻求和网络DAC等几类。由于权电阻求和网 络中电阻值离散性太大，精度不易提高，因此在集成DAC中很少采用。T 形R-2R电阻网络DAC、倒T形R-2R电阻网络DAC中只有两种阻值的电阻， 因此最适用于集成工艺，集成DAC普遍采用这种电路结构。倒T形R-2R电 阻网络DAC在集成芯片中比T形R-2R网络DAC应用更广泛。
（二）集成Ａ/Ｄ转换器的主要参数 1．分辨率 其含义与DAC的分辨率一样，通 常也可用位数来表示，位数越多，分辨率（有时 也称分辨力）也越高。
2．量化编码电路
用数字量来表示采样信号时，必须把它转化成某个最 小数量单位的整数倍，这个转化过程叫量化，所规定的最 小数量单位叫作量化单位，用Ｓ表示。
将量化的数值用二进制代码表示，称为编码。这个二 进制代码便是Ａ/Ｄ转换器的输出信号。
量化的方法一般有两种形式：
1）舍尾取整法
2）四舍五入法
用舍尾取整法量化时，最大量化误差为1S，用四舍五 入法量化时，最大量化误差为S/2。所以，绝大多数ADC 集成电路均采用四舍五入量化方式。
ad模数转换51单片机程序流程
ad模数转换51单片机程序流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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AD转换简介
A/D转换：就是把模拟信号，转换为数字信号ad:模数转换，将模拟信号变成数字信号，便于数字设备处理。
da：数模转换，将数字信号转换为模拟信号与外部世界接口。
具体可以看看下面的资料，了解一下工作原理：ad转换器的分类1.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、∑-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。
单片机AD模数转换实验报告
单片机AD模数转换实验报告一、实验目的和要求1、掌握单片机与ADC0809的接口设计方法。
2、掌握Proteus软件与Keil软件的使用方法。
二、设计要求。
1、用Proteus软件画出电路原理图，在单片机的外部扩展片外三总线，并通过片外三总线与0809接口。
2、在0809的某一模拟量输入通道上接外部模拟量。
3、在单片机的外部扩展数码管显示器。
4、分别采用延时和查询的方法编写A/D 转换程序。
5、启动A/D转换，将输入模拟量的转换结果在显示器上显示。
三、电路原理图。
图1、电路仿真图四、实验程序流程框图和程序清单。
1、查询法：ORG 0000HSTART: LJMP MAINORG 0100HMAIN: MOV SP, #2FH NT: MOV DPTR, #0FF78H MOVX @DPTR, A LOOP: JB P3.3, LOOP MOVX A, @DPTR MOV B, #51 DIV AB MOV R0, A MOV A, B MOV B, #5 DIV AB MOV R1, A MOV R2, B LCALL DIR SJMP NT DIR: MOV R7, #0 SJMP LOOP1 BH: MOV A, R1 MOV R2, A LOOP1: MOV DPTR, #WK MOV A, R7 MOVC A, @A+DPTR MOV P2, A MOV DPTR, #DK MOV A, R2 MOVC A, @A+DPTR MOV P1, A LCALL DELAY INC R7 CJNE R7, #2, BH MOV DPTR, #WK MOV A, R7 MOVC A, @A+DPTR MOV P2, A MOV DPTR, #DK MOV A, R0 MOVC A, @A+DPTR ANL A, #7FH MOV P1, A LCALL DELAY RET DELAY: M OV R5, #01H DL1: MOV R4, #8EH DL0: MOV R3, #02H DJNZ R3, $ DJNZ R4, DL0 DJNZ R5, DL1 RET WK: DB 10H DB 20H DB 40H DK: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H ENDdisplay 送百分位字符代码送位选信号延时1ms 送十分位字符代码送位选信号延时1ms 送个位及小数点字符代码送位选信号延时1ms 熄灭第四位数码管延时1ms 返回display 送百分位字符代码送位选信号延时1ms 送十分位字符代码送位选信号延时1ms 送个位及小数点字符代码送位选信号延时1ms 熄灭第四位数码管延时1ms 返回2、延时法：ORG 0000H START: LJMP MAIN ORG 0100H MAIN: MOV SP, #2FH LOOP: MOV DPTR, #0FF78H MOVX @DPTR, A LCALL DELAY MOVX A, @DPTR MOV B, #51 DIV AB MOV R0, A MOV A, B MOV B, #5 DIV AB MOV R1, A MOV R2, B LCALL DIR SJMP LOOP DIR: MOV R7, #0 SJMP LOOP1 BH: MOV A, R1 MOV R2, A LOOP1: MOV DPTR, #WK MOV A, R7 MOVC A, @A+DPTR MOV P2, A MOV DPTR, #DK MOV A, R2 MOVC A, @A+DPTR MOV P1, A LCALL DELAY INC R7 CJNE R7, #2, BH MOV DPTR, #WK MOV A, R7 MOVC A, @A+DPTR MOV P2, A MOV DPTR, #DK MOV A, R0 MOVC A, @A+DPTR ANL A, #7FH MOV P1, A LCALL DELAY RET DELAY: M OV R5, #01H DL1: MOV R4, #8EH DL0: MOV R3, #02H DJNZ R3, $ DJNZ R4, DL0 DJNZ R5, DL1 RET WK: DB 10H DB 20H DB 40H DK: DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H,90H开始启动AD 延时从AD中取数据数据处理结束调显示子函数END五、实验结果。
AD介绍
积分非线性误差（DNL） ：指的是实际步宽和 1LSB 理想值之间的差值。如果 DNL 超过 了 1LSB， 转换器可能是非单调的。 这就意味着当输入幅度增加的情况下， 输出幅度反而变小。 也有可能丢失编码， 2n 个二进制编码中的一个或多个将永远不会输出。 微分非线性误差（INL） ：实际转换函数和理想直线的偏差。理想直线普遍采用的定义是 增益和偏置误差被消除的前提下，连接函数端点之间的一条直线。偏离量是按照转换函数从 一个步长到下一个步长来度量。 动态误差：表征 ADC 参数表征 ADC 电路在动态环境下的性能，也就是说输入信号是时间的 函数。动态特性比表征 ADC 静态特性复杂得多，其动态特性参数主要包括信噪比（SNR） 、 信噪谐波比（SINAD） 、有效位数（ENOB） 、总谐波失真（THD） 、无杂散动态范围（SFDR） 、 满功率带宽（FPBW） 、孔径误差等。 在实际中，由于静态误差和动态误差的存在，即使 N 位的 ADC 的外围电路引入的误差可 以忽略不计，其有效位数 ENOB 往往是小于 N ，且从芯片制作工艺的角度而言，同样为 N 位 的 ADC，采样率不同，芯片类型（内部实现结构）不同，误差的影响也不同。在表 2 中比较 了 ADI 公司的几款 16 位 ADC 的性能。
ADC 的误差：
静态误差：在转换直流信号时影响转换器精度的误差，可以由偏置误差、增益误差、积分非 线性误差、微分非线性误差描述。 偏置误差：标准偏置点与实际偏置点之间的差值。当数字输出是零时，偏置点是步长的 中间值。这种误差是以同样的值影响所有的编码并通过修正处理过程来补偿，若不能修正， 这种误差是指零尺度误差。 增益误差：在偏置误差被修正为零后，转换函数标准增益点和实际增益点之间的误差。 当数字输出是全标度时增益点是步长中间值。这种误差表示实际转换函数和理想转换函数斜 率的差值以及每一步长中相应的同一百分比误差，可以通过修正的方法调整到零。
第五章 数模(DA)及模数(AD)转换
二、量化和编码 量化过程是一种非线性过程，它是将幅度连续 变化的输入信号变换成一组幅度不连续的输出 信号，即数字量。因取样—保持电路输出的信 号本质上仍然是模拟信号，若用一单位量去测 量它并取其整数，对于不足一个测量单位的剩 余部分采取近似处理，然后将测得的数值用一 个二进制代码表示，这就是从模拟到数字的转 换过程。 一般把取整量的过程叫做量化，量化过程产生 的误差称为量化误差；把用代码表示量化电压 的过程称为编码。图6.8所示为一个三位模数 转换器的理想转换曲线，水平轴上标度为模拟 电压，垂直轴上的标度是相应于这些输入电压 的数字输出。
图 6.6
倒置R-2R网络D/A转换器
返回1 返回2
根据图6.6我们可求得其输出电压为:
u0 VREF RF n 1 n2 1 0 ( D 2 D 2 D 2 D 2 ) n 1 n 2 1 0 n R2
(6-2-5)
当RF=R时有:
VREF u0 n ( Dn 1 2n 1 Dn 2 2n 2 D1 21 D0 20 ) (6-2-6) 2
u0 VREF n 1 n2 1 0 ( D 2 D 2 D 2 D 2 ) n 1 n2 1 0 n 2 10 8 27 2
= 5（V）
二、R-2R梯形网络的D/A转换器
R-2R梯形网络如图6.5所示。这种网络仅需二 种规格电阻(R、2R)，避免了宽范围的电阻问 题，特别适用于用集成电路来实现，一般R是 在几kΩ 至10kΩ 之间。从最高位到最低位， 每一位在输出中占的比例是逐位减半，它的 优点是电阻比率简单。
返回
6.2.2
常用的数/模转换
数模(DA)转换与模数(AD)转换接口
第12章 数模(D/A)转换与模数(A/D)转换接口§12.1 D/A转换器接口D/A(Digit to Analog)和A/D(Analog to Digit)转换是计算机与外部世界联系的重要接口。
在一个实际的系统中，有两种基本的量——模拟量和数字量。
外界的模拟量要输入给计算机，首先要经过A/D转换，才能由计算机进行运算、加工处理等。
若计算机的控制对象是模拟量，也必须先把计算机输出的数字量经过D/A转换，才能控制模拟量。
D/A和A/D转换的具体电路已经在数字电路课程中讲述。
本章主要介绍如何把D/A 和A/D转换的芯片与CPU进行接口以及用CPU控制这些转换的软件编程如何实现。
12.1.1 CPU与8位D/A芯片的接口D/A转换通常是由输入的二进制数的各位控制一些开关，通过电阻网路，在运算放大器的输入端产生与二进制数各位的权成比例的电流，经过运算放大器相加和转换而成为与二进制数成比例的模拟电压。
若CPU的输出数据要通过D/A转换变为模拟量输出，当然要把CPU数据总线的输出连到D/A的数字输入上。
但是，由于CPU要进行各种信息的加工处理，它的数据总线上的数据是不断地改变的，它输出给D/A的数据只在输出指令的几个微秒中出现在数据总线上。
所以，必须要有一个锁存器，把CPU输出给D/A转换的数据锁存起来，直至输送新的数据为止。
一个最简单的D/A芯片与CPU的接口电路如图12-1所示。
其中，以锁存器74100作为CPU与D/A转换之间的接口。
CPU把74100作为一个输出端口，用地址27H来识别，则CPU输给D/A的数据要用一条I/O写(即输出)指令来实现。
图12-1的电路可应用于许多场合，例如：(1) 驱动一个侍服电机；(2) 控制一个电压—频率转换器(用于锁相环路)；(3) 控制一个可编程的电源；(4) 驱动一个模拟电表。
12.1.2 8位CPU与12位（高于8位的）D/A转换器的接口1.一种12位D/A转换芯片这里介绍一种12位D/A转换片子DAC1210。
模数转换器
A/D转换器模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。
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。
由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。
故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。
而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。
模数转换器最重要的参数是转换的精度，通常用输出的数字信号的位数的多少表示。
转换器能够准确输出的数字信号的位数越多，表示转换器能够分辨输入信号的能力越强，转换器的性能也就越好。
A/D转换一般要经过采样、保持、量化及编码4个过程。
在实际电路中，有些过程是合并进行的，如采样和保持，量化和编码在转换过程中是同时实现的。
一般来说，AD比DA贵，尤其是高速的AD，因为在某些特殊场合，如导弹的摄像头部分要求有高速的转换能力。
一般那样AD要上千美元。
还有通过AD的并联可以提高AD的转换效率，多个AD同时处理数据，能满足处理器的数字信号需求了。
模数转换过程包括量化和编码。
量化是将模拟信号量程分成许多离散量级，并确定输入信号所属的量级。
编码是对每一量级分配唯一的数字码，并确定与输入信号相对应的代码。
最普通的码制是二进制，它有2n个量级（n为位数）,可依次逐个编号。
模数转换的方法很多，从转换原理来分可分为直接法和间接法两大类。
直接法是直接将电压转换成数字量。
它用数模网络输出的一套基准电压，从高位起逐位与被测电压反复比较，直到二者达到或接近平衡（见图）。
控制逻辑能实现对分搜索的控制，其比较方法如同天平称重。
先使二进位制数的最高位Dn-1＝1，经数模转换后得到一个整个量程一半的模拟电压VS，与输入电压Vin 相比较，若V in>VS,则保留这一位；若V in<V in，则Dn-1＝0。
然后使下一位Dn-2＝1,与上一次的结果一起经数模转换后与V in相比较,重复这一过程，直到使D0＝1，再与V in相比较,由V in>VS还是V in<V来决定是否保留这一位。
STM32-ADC,stm32模数转换
AD输入引脚与I/O口线复用(stm32f103zet6)
ADC的工作模式(4种)
各通道的A/D转换可以单次、连续、扫描或 间断模式执行。
ADC转换结果的存储方式
ADC的转换结果可以左对齐或右对齐方式存 储在16位数据寄存器中。
右对齐
左对齐
AD通道的转换时间
每个通道总的转换时间=TSampling+Tconversion Tsampling(采样时间) 需要和外部电压信号源的内阻匹配
• //转换由软件而不是外部触发启动
• ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;//ADC 数据右对齐
• ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;//顺序进行规则转换的 ADC通道的数目1
• ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);//根据指定的参数初始化外设 ADCx
开关S1接到-VREF一侧
固定时间积分，到时结束 固定斜率积分，过零结束
vO
T1 RC
vI
1 C
T2 0
VREF dt R
T1 RC
vI
VREFT2 RC
0
T2
T1 VREF
vI
∵T1为常数，∴T2与vI成正比
特点：电路简单、抗干扰能力强、精度高、速度慢。
逐次逼近型A/D：工作原理
作模式:独立模式 • ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;//AD单通道模
式
• ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = DISABLE;//AD单 次转换模式
单片机AD模数转换实验报告
单片机AD模数转换实验报告实验目的：通过单片机完成模数转换实验，了解AD模数转换的原理，掌握AD转换器的使用方法。
实验设备：1.STC89C52RC单片机开发板2.电位器3.电阻4.电容5.连接线实验原理：AD模数转换是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程。
在单片机中，通过ADC模块将模拟电压转换为数字量。
STC89C52RC单片机具有内置的10位ADC模块，可以将模拟电压转换为0-1023之间的数字量。
实验步骤：1.连接电位器、电阻和电容的引脚到单片机上。
2.在单片机的引脚配置中，将ADC0的引脚配置为模拟输入。
3.在主函数中初始化ADC模块。
4.使用AD转换函数来获取模拟电压的数字量。
5.将数字量通过串口输出。
实验结果：经过以上步骤，我们成功地将连续的模拟信号转换为了数字信号，并通过串口输出。
通过电位器、电阻和电容的调整，我们可以观察到不同的输入信号对应的数字量。
实验总结：通过本次实验，我们深入了解了AD模数转换的原理，并学会了使用单片机的ADC模块来完成模数转换。
在实验过程中，我们还发现了一些问题和注意事项。
首先，在连接电路时，需要将模拟输入连接到ADC0引脚，并在引脚配置中正确设置。
其次，在初始化ADC模块时，需要根据实际情况设置参考电压和转换速率等参数。
最后，在使用AD转换函数时，需要根据需要进行适当的调整和计算，以获取正确的数字量。
总体来说，本次实验帮助我们更好地理解了AD模数转换的原理和单片机的ADC模块的使用方法。
通过实际操作，我们掌握了实验步骤和注意事项，提高了实际操作的能力和理论知识的运用。
这对我们的电子技术学习和应用都起到了积极的促进作用。
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。
(完整版)AD、DA转换原理数模、模数转换
2. 工作原理
由于集成运算放大器的电流求和点Σ为虚地， 所以每个2R电阻的上端都相当于接地，从网络的A、 B、C点分别向右看的对地电阻都是2R。
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因此流过四个2R电阻的电流分别为I/2、I/4、 I/8、I/16。电流是流入地，还是流入运算放大器， 由输入的数字量Di通过控制电子开关Si来决定。故 流入运算放大器的总电流为：
1 分辨率 ＝ 2n 1
位数越多，能够分辨的最小输出电压变化量就
越小，分辨率就越高。也可用位数n来表示分辨率。
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2. 转换速度
D/A转换器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称为转换速度。
不同的DAC其转换速度也是不相同的，一般约 在几微秒到几十微秒的范围内。
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精度由电阻的精度定，而此电路中阻值差别大，对集成不利
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倒T形电阻网络DAC
双向模拟开关 DD1电＝ ＝.源10电时时组电路接接成路组运 地。由成放解码网络、模拟开关、求和放求 算大放和器大集和器成基运准
基准参 考电压
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R－2R倒T 形电阻解 码网络
图7-2 倒T型电阻网络DAC原理图
模拟量：
uo＝K(D3×23＋D2×22＋D1×21＋D0×20)10
uo＝K(1×23＋1×22＋0×21＋1×20)10
(K为比例系数)
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组成D/A转换器的基本指导思想：将数字量按 权展开相加，即得到与数字量成正比的模拟量。
n位D/A转换器方框图
D/A转换器的种类很多,主要有： 权电阻网络DAC、 T形电阻网络DAC 倒T形电阻网络DAC、 权电流DAC
AD模数转换_PIC16F877A
从打开A/D通道或选择新的A/D通道到A/D转换器的内部保持电容充电至与输入的模拟电压相同的时间就是A/D采集时间，通常为20us左右，然后才能启动A/D转换。
在执行程序连续交替进行两路模拟输入信号的A/D转换时，GO位被置1后启动一次A/D 转换，只要等待一个T AD的时间，之后就可以修改CHS2：CHS0选择另外的输入信号通道而不会影响当前A/D转换的结果。
10位的A/D转换时间共需要12个T AD，T AD为一位的转换时间，对于887A来说，T AD最小为1.6us。
A/D转换过程如下：1、有关的I/O口设置为输入（TRISA或TRISE）2、对模拟引脚/基准电压/数字I/O进行设置，选择A/D结果格式（ADCON1）3、选择A/D通道，选择A/D时钟，A/D模块使能4、延时约20us，使得输入电压对保持电容充电达到稳定5、开始A/D转换（ADGO=1）6、A/D转换结束，ADGO自动清零，软件对PIR1的ADIF清零7、读A/D转换结果（ADRESH、ADRESL）如下程序：//A/D转换，对指定通道k进行A/D转换，结果以16位整数返回//只进行AD通道等设置，ADCON1不在此设置unsigned int_AD_SUB( char k){char i;unsigned int x;ADCON0=0b 0100 0001; // T AD=8ToscADCON0 |=(k<<3); // 设置A/D转换通道，打开通道for (i=1;i<5;i++) NOP( ); // 打开AD通道后延时20us左右ADGO=1; // 开始A/D转换while(ADGO= =1); // 等待A/D转换结束ADIF=0; // 清A/D转换结束标志x=0;x=ADRESH<<8;x|=ADRESL;return( x);}PIC16F877A对模拟输入电压和参考电压的要求：（10/12位的AD转换）一个完整的A/D转换可以按如下步骤实现：1、设定ADCON1和TRISx寄存器，配置引脚的工作模式2、若需要中断响应，则要设定相关的中断控制寄存器3、设置ADCON0寄存器，选择A/D转换的时钟，选择模拟信号的输入通道，打开A/D模块，注意此时GO/DONE位不要置14、等待足够长的采样延时5、将ADCON0中的GO/DONE控制位置1，启动一次A/D转换过程6、查询A/D转换结束标志：GO/DONE位在A/D转换结束时会自动清0，ADIF标志位在A/D转换结束后会自动置1，这两个位都可以作为软件查询A/D转换是否结束的标志，使用ADIF标志时记得要用软件将其清除7、若使用中断来响应A/D转换的结束，则6将不再适用，A/D转换结束时ADIF的置位将使单片机进入中断服务程序，在处理中断时记得将ADIF标志位清08、A/D转换结束，直接从ADRES寄存器中读取8位转换结果，存入其缓冲单元或直接进行运算处理9、修改ADCON0寄存器的CHS2：CHS0，选择其他通道输入的模拟信号进行A/D转换，程序重复4—9的循环输入电压信号：为了防止电压输入而造成芯片损坏或出现硬件死锁的问题，一般要在输入信号电路中串接一个限流电阻后在接到单片机引脚上。
ad转换(热敏电阻测温)实验原理
ad转换(热敏电阻测温)实验原理
AD转换（模数转换）在热敏电阻测温实验中起着关键作用。
其原理是将电
阻值转换为相应的数字数值，并通过计算或其他算法得到温度值。
具体来说，这个过程可以分为以下几个步骤：
1. 电路连接：首先，将热敏电阻与一个合适的电路连接起来。
这个电路通常包括一个电源供电电路和一个ADC采样电路。
电源供电电路为热敏电阻提
供工作电压，而ADC采样电路用于采集热敏电阻上的电压信号。
2. 温度变化：当环境温度发生变化时，热敏电阻的阻值会随之改变，从而引起其上电压信号的变化。
3. AD转换：随后，ADC采样电路将这个变化的电压信号转换为数字信号。
这个转换过程涉及到一定的算法，通常是将电压信号与一个参考电压相比较，并将结果编码为一个二进制数字。
4. 计算温度：最后，通过一定的计算或算法，将这个数字信号转换为对应的温度值。
这通常涉及到对热敏电阻的特性曲线进行查表或拟合等操作，以将数字信号映射到温度值。
通过以上步骤，我们就可以通过AD转换和适当的算法，从热敏电阻的电压信号中得到精确的温度值。
这种方法的优点在于它可以实现高精度的温度测
量，并且可以通过数字信号传输和处理，方便地实现远程监控和数据记录等功能。
43模数转换器(AD)
图4.29
ADC574系列芯片引脚排列图
引脚名称及功能说明： VLOG为逻辑电路供电输入，为＋5V。
12/8 为数据模式选择输入，当此引脚为高电平(＋5V)时，
为12位数据并行输出(如果启动的是8位转换，则就是8位数 据并行输出)；当此引脚为低电平时(即接15脚DG)，与引脚 4即A0配合，把12位数据分二次输出，如何配合见表4.12， 的高低电平不能与TTL电平兼容。
ADC574系列有关引脚配合使用功能表，如表4.12。
表4.12
CE 0 × 1 1 1 1 1
CE、、、、A0引脚配合使用功能表
R/C
× 1 0 0 0 0 0
12 / 8
CS
× × × × 接1脚 接15 脚 接15 脚
A0 × × 0 1 × 0 1
功能 不起作用 不起作用 启动12位转换 启动8位转换 12位数据并行输出＊ 高8位数据输出 低4位数据尾接4位0 输出
4.3.1
采样与保持、量化与编码的概念
1．采样与保持 由于模拟量是一个在时间上连续的信号，因此把模拟量转换 成数字量实际上只能是在模拟量上取出能表示这个模拟量的－系 列时刻的幅值，然后把这些一系列的模拟量的幅值转换成数字 量，取出模拟量一系列时刻的幅值的过程称采样。 把采样到的某一时刻的模拟量的幅值转换成数字量需要有 一定的时间，因此，在转换过程中，把采样幅值保持一段时间 的环节称为保持。
4．量化与编码 所谓量化是指把取样到的模拟信号的幅值表示为某一最小 单位电压整数倍的过程，显然最小单位电压就是数字量最低位 (LSB)的1所代表的模拟量的大小，即ULSB。 把各个采样到的模拟量幅值量化后的整数倍的数量，即量化的 结果用代码(可以是二进制，也可以是其他进制)表示出来，这个 过程称为编码，这些代码就是A/D转换的输出。 由于模拟量各个采样幅值不一定能被ULSB整除，因此量化结 果所代表的模拟量的值和实际值有差异，这个差异称为量化误 差。量化误差和ULSB的大小及量化方式有关，不难理解，舍尾取 ΔU m ΔU， m 整的量化方式的量化误差 ≤ U LSB 且必大于等于零，四 舍五入量化方式的量化误差 ≤ 1 U ， 可正可负 。 ΔU m ΔU
模数转换AD转换精度和转换速度是衡量ADDA转换器性
仪器仪表与测试设备
示波器
示波器中的模数转换器用于将模拟信 号转换为数字信号，以便在屏幕上显 示波形，进行信号的观察和分析。
频谱分析仪
传感器数据采集
传感器数据采集系统中，模数转换器 用于将传感器的模拟输出信号转换为 数字信号，便于数据的处理、分析和 传输。
频谱分析仪利用模数转换器将接收到 的模拟信号转换为数字信号，进行频 谱分析和测量。
吞吐量
衡量AD转换器处理能力的一个指标，表示每秒钟能够完成多少次AD转换。吞吐量通常以每秒转换次数 （SPS）表示。
实时性能要求
实时性
指AD转换器的输出结果能否及时反映 输入信号的变化。实时性能好的AD转 换器能够快速响应输入信号的变化。
跟踪速度
衡量AD转换器实时性能的一个重要指 标，表示AD转换器的输出能否跟随输 入信号的快速变化。跟踪速度越快， 实时性能越好。
模数转换器（AD转换器性能评 估
目录
CONTENTS
• 模数转换器（AD转换器）简介 • AD转换精度 • AD转换速度 • AD转换器的应用领域 • AD转换器的发展趋势与挑战 • AD转换器性能评估案例研究
01
CHAPTER
模数转换器（AD转换器）简 介
定义与工作原理
定义
模数转换器（AD转换器）是一种 将模拟信号转换为数字信号的电 子器件。
示。
采样速率
指AD转换器每秒钟能够采样的 次数，通常以Hz或SPS（每秒采 样点数）表示。
非线性误差
指AD转换器的输出与理想输出 之间的偏差，通常以LSB（最低 有效位）表示。
电源电压与功耗
指AD转换器正常工作所需的电 源电压和功耗，对于便携式应
用非常重要。
ad模数转换原理
ad模数转换原理一、什么是ad模数转换？ad模数转换（Analog-to-Digital Conversion）是指将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号的过程。
在现代电子设备中，ad模数转换是非常重要的技术，它使得我们能够将模拟信号进行数字化处理和存储，从而实现各种复杂的数字信号处理和通信功能。
二、ad模数转换的原理ad模数转换的原理主要涉及到两个方面：采样和量化。
采样是指对模拟信号进行离散采样，而量化则是将每个采样值映射为一个离散的数字值。
2.1 采样采样是指在时间上对模拟信号进行离散取样。
在ad模数转换中，采样是以固定的时间间隔对模拟信号进行采集，将其转换为一系列的采样值。
采样定理告诉我们，为了能够准确地还原原始信号，采样频率必须大于信号中最高频率成分的两倍。
2.2 量化量化是指将采样得到的连续信号转换为离散的数字信号。
量化过程中，将每个采样值映射为一个离散的数字值，这个数字值通常由二进制表示。
量化的精度决定了数字信号的分辨率，一般用比特数（bit）来表示。
量化的过程可以分为两个步骤：分段和编码。
分段是将连续的模拟信号范围分成若干个离散的区间，每个区间对应一个离散的数字值。
编码则是将每个区间的数字值用二进制表示。
三、ad模数转换的应用ad模数转换广泛应用于各个领域，以下是一些典型的应用场景：3.1 通信系统在通信系统中，ad模数转换用于将模拟语音信号转换为数字信号，以便进行数字压缩、加密、传输和解码等操作。
ad模数转换还可以用于将模拟调制信号转换为数字信号，以实现调制解调器的功能。
3.2 传感器传感器是测量和检测物理量的装置，它们通常输出模拟信号。
ad模数转换可以将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，以便进行数字信号处理、存储和分析。
常见的应用包括温度传感器、压力传感器、光传感器等。
3.3 音频处理在音频处理中，ad模数转换用于将模拟音频信号转换为数字音频信号，以便进行音频录制、编辑、混音和回放等操作。
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2、量化误差
ADC把模拟量变为数字量，用数字量近似表示模拟量，这个
过程称为量化。量化误差是ADC的有限位数对模拟量进行量 化而引起的误差。实际上，要准确表示模拟量，ADC的位数 需很大甚至无穷大。一个分辨率有限的ADC的阶梯状转换特 性曲线与具有无限分辨率的ADC转换特性曲线（直线）之间 的最大偏差即是量化误差。
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双积分式ADC的转换原理
标准电压 － ＋ 比较器 计 数 器 控制逻辑
积分器输出
VIN
时钟
T1 T T2
t
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单片机检测转换电位器模拟信号，控制字命令 寄存器值为0X94或者0XB4. 如果要检测转换热敏电阻模拟信号，控制字命 令寄存器值为0XD4.
如果要检测转换光敏电阻模拟信号，控制字命 令寄存器值为0XA4. 如果要检测转换AIN3通道上模拟信号，控制 字命令寄存器值为0XE4.
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START 控制 逻辑 EOC N位寄存器
锁 存 缓 存 器
逐次逼近式AD转换器与计数式A/D转换类似，只是数字量由“逐次逼近寄存器SAR”产 生。SAR使用“对分搜索法”产生数字量，以8位数字量为例，SAR首先产生8位数字量 的一半，即10000000B,试探模拟量Vi的大小，若Vn>Vi，清除最高位，若Vn<Vi,保留最 高位。在最高位确定后，SAR又以对分搜索法确定次高位，即以低7位的一半 y1000000B(y为已确定位) 试探模拟量Vi的大小。在bit6确定后，SAR以对分搜索法确定 bit5位，即以低6位的一半yy100000B(y为已确定位) 试探模拟量的大小。重复这一过程， 直到最低位bit0被确定，转换结束
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逐次逼近式ADC的转换原理
VIN VN D/A转换器 VREF D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 OE
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AD模数转换
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一、A/D转换器的主要技术指标
1、分辨率 ADC的分辨率是指使输出数字量变化一个相 邻数码所需输入模拟电压的变化量。常用二 进制的位数表示。例如12位ADC的分辨率就 是12位，或者说分辨率为满刻度的1/(2^12)。 一个10V满刻度的12位ADC能分辨输入电压变 化最小值是10V×1/(2^12 )=2.4mV。
5、线性度
线性度有时又称为非线性度，它是指转换器实际的
转换特性与理想直线的最大偏差。
6、绝对精度 在一个转换器中，任何数码所对应的实际模拟量输 入与理论模拟输入之差的最大值，称为绝对精度。对 于ADC而言，可以在每一个阶梯的水平中点进行测 量，它包括了所有的误差。 7、转换速率 ADC的转换速率是能够重复进行数据转换的速度， 即每秒转换的次数。而完成一次A/D转换所需的时间 （包括稳定时间），则是转换速率的倒数。
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007 006 005 004 003 002 001 000 数字输出 007 006 005 004 003 002 001 000 数字输出
模拟电压输入 1LSB
模拟电压输入 1/2LSB
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3、偏移误差
偏移误差是指输入信号为零时，输出信号不为零的
值，所以有时又称为零值误差。假定ADC没有非线 性误差，则其转换特性曲线各阶梯中点的连线必定 是直线，这条直线与横轴相交点所对应的输入电压 值就是偏移误差。
４、满刻度误差 满刻度误差又称为增益误差。ADC的满刻度 误差是指满刻度输出数码所对应的实际输入电 压与理想输入电压之差。
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