AD转换概念及词汇详解
AD转换
5.4.1 A/D转换
• A/D转换器：把模拟(通常是模拟电压)
信号转换为数字信号的电路 。
• A/D转换过程：
–采样与采样保持； –量化; –编码.
5.4.1 A/D转换
•采样:将一个时间上连续变化的模拟量转换为时间断续变化的 (离散的)模拟量 。采样保持:所谓保持就是将采样得到的模拟量 值保持下来 .
5.4.2 D/A转换
• D/A转换器是把一个二进制字数码转换成模 拟量。
• 转换过程：
– 解码：是将二进制数码转换成具有相应电压值 的脉冲，经保持后成为阶梯型的时域连续，幅 值离散的信号
– 低通滤波：去除阶梯信号中的高频成分，还原 出平滑的模拟信号。
例：假设转换器为 14位 ，输入电平范围为 5V 量化增量和误差分别为：
10 / 214 10 /16384 0.61mV
是输入信号的限值和A/D 转换器所能显示 的数字值之间的差值。
3）转换误差
和其他设备一样，A/D转换器的转换误差 可以用磁滞现象、线性度、灵敏度、零点 误差和重复性误差来描述。
5.4 模/数转换
• A/D转换：
– 传感器或其他调理电路输出的是时间连续的模拟电压 或电流。当采用数字式仪器或计算机处理和显示这些 信号时，需要先把模拟量转换为数字量，这个转换过 程称为模/数（A/D）转换。
– 模/数（A/D）转换器实现。
• D/A转换
– 在计算机控制系统和某些数字化测试系统中，需要将 数字量转换成模拟量去驱动执行元件或模拟式显示仪 表，这个转换过程称为数/模（D/A）转换。
1）量化增量与误差
•量化增量（分辨率）：一个能被A/D转换器分辨的电压
变化的最小增量。
《AD转换及其原理》PPT课件
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转换的基本算法
ad转换的基本算法1. 什么是ad转换ad转换（Ad Conversion）是指将广告展示或点击行为转化为实际的业务指标，如注册、购买等，以衡量广告投放效果的一种算法。
ad转换算法在互联网广告领域中被广泛应用，可以帮助广告主评估广告效果、优化广告投放策略和提高投放效率。
2. ad转换算法的基本原理ad转换算法的基本原理是通过统计和分析广告展示和点击行为数据，将这些行为转化为具体的业务指标。
下面介绍几种常见的ad转换算法。
2.1 基于规则的算法基于规则的ad转换算法是一种简单但有效的方法。
它根据预先设定的规则，对广告展示和点击行为进行分类，并将其转化为相应的业务指标。
例如，可以设定一个规则，如果用户点击广告后产生了注册行为，则将该点击行为转化为注册指标。
2.2 基于回归分析的算法基于回归分析的ad转换算法是一种更为精确的方法。
它通过建立一个统计模型，将广告展示和点击行为与实际的业务指标之间的关系进行建模。
通过对模型进行拟合和验证，可以预测和估计广告投放对业务指标的影响程度。
这种算法可以帮助广告主更准确地评估广告效果和优化投放策略。
2.3 基于机器学习的算法基于机器学习的ad转换算法是一种较为复杂但有效的方法。
它利用机器学习算法对广告展示和点击行为数据进行训练和学习，从而自动发现其中的模式和规律，并将其应用于转化预测和优化决策中。
这种算法可以根据数据的特征和模式进行自适应调整，从而提高转化预测的准确性和效果。
3. ad转换算法的应用ad转换算法在互联网广告领域有着广泛的应用。
下面介绍一些常见的应用场景。
3.1 广告效果评估ad转换算法可以帮助广告主评估广告的效果和效益。
通过将广告点击和展示行为转化为实际的业务指标，广告主可以了解广告对业务的影响程度，并根据评估结果进行决策和优化。
3.2 广告投放优化ad转换算法可以帮助广告主优化广告投放策略。
通过分析广告展示和点击行为的特征和模式，算法可以发现哪些广告素材、渠道和时段对业务指标的影响最大，从而指导广告主进行广告投放的调整和优化，提高广告投放效率。
AD转换基本知识
图9.8 四位逐次比较型ADC转换时序波形
4. D/A转换基本原理和类型
1) D/A转换的基本原理 D/A转换器（DAC）就是一种将离散的数字量转换为连续 变化的模拟量的电路。
D0～Dn-1为输入的n位 二进制数字量
uO为输出模拟量 VREF为实现转换所需 的参考电压（又称基 准电压）。
图9.11 数模转换的示意图
11 VREF /14< uI <13 VREF /14
13 VREF /14< uI < VREF /14
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
对于n位输出二进制码，并行ADC就需要2n-1个比较器。 并行ADC适用于速度要求很高，而输出位数较少的场合。
（2）逐次比较型ADC
图9.7 四位逐次比较型ADC原理框图
3. A/D转换器的类型
◆模数转换电路分为： 直接比较型和间接比较型
◆直接比较型：就是将输入模拟信号直接与标准的参考电压 比较，从而得到数字量。属于这种类型常见的有并行 ADC 和 逐次比较型ADC。
◆间接比较型：输入模拟量不是直接与参考电压比较，而是 将二者变为中间的某种物理量再进行比较，然后将比较所得 的结果进行数字编码。
▲.直接ADC
（1）并行ADC
表9.1 三位并行ADC转换真值表
输入模拟信号 0<uI<VREF/14 VREF /14< uI <3 VREF /14 3 VREF /14< uI <5 VREF /14 5 VREF /14< uI <7 VREF /14 7 VREF /14< uI <9 VREF /14 9 VREF /14< uI <11 VREF /14 C7 0 0 0 0 0 0 C6 0 0 0 0 0 0 比较器输出 C5 C4 C3 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 C2 0 0 1 1 1 1 C1 D 2 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 数字输出 D1 D0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1
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。
AD转换概念及词汇详解
目录一、名称表述 (2)二、基本概念 (2)三、分类 (2)1、模数转换(ADC) (2)2、数模转换(DAC) (4)四、A/D模块电路设计 (5)五、A/D转换过程 (6)六、发展历史 (7)七、发展趋势 (7)一、名称表述A/Dabbr.[军] Analog.Digital, 模拟/数字A/D[缩]单仪器模数转换二、基本概念随着数字技术，特别是信息技术的飞速发展与普及，在现代控制、通信及检测等领域，为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。
由于系统的实际对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图像等），要使计算机或数字仪表能识别、处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号；而经计算机分析、处理后输出的数字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。
这样，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路--模数和数模转换器。
将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称A/D转换器或ADC,Analog to Digital Converter）；将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器（简称D/A转换器或DAC,Digital to Analog Converter）；A/D转换器和D/A转换器已成为信息系统中不可缺少的接口电路。
为确保系统处理结果的精确度，A/D转换器和D/A转换器必须具有足够的转换精度；如果要实现快速变化信号的实时控制与检测，A/D与D/A转换器还要求具有较高的转换速度。
转换精度与转换速度是衡量A/D与D/A转换器的重要技术指标。
随着集成技术的发展，现已研制和生产出许多单片的和混合集成型的A/D和D/A转换器，它们具有愈来愈先进的技术指标。
三、分类1、模数转换(ADC)ADC，Analog-to-Digital Converter的缩写，指模/数转换器或者模拟/数字转换器模数转换的概念：亦称模拟一数字转换，与数/模(D/A)转换相反，是将连续的模拟量（如象元的灰阶、电压、电流等）通过取样转换成离散的数字量。
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AD转换1、什么是ADCADC（analog digital converter）就是模拟信号（analog）转换为数字信号（digital）的转换器。
(1)模拟的就是连续的，现实⽣活当中的时间、电压、⾼度、温度等都是模拟的（连续分布的，划分的话可以⽆限的更⼩划分）。
模拟量反映在数学⾥⾯就是⽆限⼩数位（从0到1之间有⽆数个数）(2)数字的就是离散的，离散的就是不连续的。
这种离散处理实际上是从数学上对现实中的模拟量的⼀种有限精度的描述。
数字化就是离散化，就是把连续分布的模拟量按照⼀定精度进⾏取点（采样）变成有限多个不连续分布的数字值，就叫数字量。
(3)数字化的意义就在于可以⽤（离散）数学来简化描述模拟量，这东西是计算机技术的基础。
(4)计算机处理参量的时候都是数字化的，计算机需要数字化的值来参与运算。
如果系统输⼊参数中有模拟量，就需要外加AD转换器将模拟量转成数字量再给计算机。
2、有ADC⾃然就有DAC(1)DA是analog to digital，DA⾃然就是digital to analog，数字转模拟。
(2)纯粹⽤cpu是不可能实现数字转模拟，因为cpu本⾝就是数字的。
使⽤⼀些（具有⼀些积分或微分效果的）物理器件就可实现数字转模拟。
(3)数字转模拟的作⽤。
譬如可以⽤来做波形发⽣器。
我们可以将外接输⼊的⼀个模拟波形通过AD转化输⼊到我们的CPU中进⾏处理，完了之后在通过DA转化成模拟量输出，即可处理波形。
3、ADC性能指标(1)量程：ADC是将⼀个模拟量转换为数字量的器件，这个模拟量⼀般都是电压值，如果不是电压那么需要通过⼀些传感器进⾏转化，例如压⼒传感器，⽓体浓度传感器等等；这个输⼊的电压是有⼀个范围限制的，例如0~3.3V、0~5V、0~12V.......，这个是ADC本⾝的⼀个参数，是这个ADC固有的属性，实际⼯作的时候不能超过这个范围。
(2)精度（分辨率）：描述⼀个ADC器件都会有⼀个位数，例如10位ADC，12位ADC，这个位数就是表⽰ADC将电压模拟电压量化分成2^10和2^12份，那么⼀份所代表电压范围是多少，就是我们这⾥所说的精度，那么这个⼀份代表的电压范围越⼩表⽰精度越⾼，否则越低，所以可想⽽知，我们的精度是由ADC器件本⾝的量程和位数决定的。
AD转换
A/D 是模拟量到数字量的转换A/D 是模拟量到数字量的转换，依靠的是模数转换器(Analog to Digital Converter)，简称ADC。
D/A 是数字量到模拟量的转换，依靠的是数模转换器(Digital to Analog Converter)，简称DAC。
它们的道理是完全一样的，只是转换方向不同，因此我们讲解过程主要以A/D 为例来讲解。
很多同学学到A/D 这部分的时候，感觉是个难点，概念搞不清楚，掌握不好。
我个人认为主要原因不在于技术问题，而是不太会感悟生活。
我们生活中有很多很多A/D 的例子，只是没有在单片机领域里应用而已，下面我带着大家一起感悟一下A/D 的概念。
什么是模拟量？就是指变量在一定范围内连续变化的量，也就是在一定范围内可以取任意值。
比如米尺，从0 到 1 米之间，可以是任意值。
什么是任意值，也就是可以是1cm，也可以是 1.001cm，当然也可以10.000……后边有无限个小数。
总之，任何两个数字之间都有无限个中间值，所以称之为连续变化的量，也就是模拟量。
而我们用的米尺上被我们人为的做上了刻度符号，每两个刻度之间的间隔是1mm，这个刻度实际上就是我们对模拟量的数字化，由于有一定的间隔，不是连续的，所以在专业领域里我们称之为离散的。
ADC 就是起到把连续的信号用离散的数字表达出来的作用。
那么我们就可以使用米尺这个“ADC”来测量连续的长度或者高度这些模拟量。
如图17-1 一个简单的米尺刻度示意图。
图17-1 米尺刻度示意图我们往杯子里倒水，水位会随着倒入的水量的多少而变化。
现在就用这个米尺来测量我们杯子里的水位的高度。
水位变化是连续的，而我们只能通过尺子上的刻度来读取水位的高度，获取我们想得到的水位的数字量信息。
这个过程，就可以简单理解为我们电路中的ADC采样。
第07章AD转换
模拟地：模拟信号及基准电源的参考地； 数字地：工作电源地，数据、地址、控制等数字 信号逻辑地。
D/A转换器的输出一般都要接运算放大器，微小信
号经放大后才能驱动执行机构的部件。
16
DAC0832的连接
DAC0832
D7-D0 地址 M/IO 译 码 器 PORT0 D7-D0 Vref 2R CS XFER WR1 WR2 ILE Rfb Iout1 Iout2 + R + 模拟地 Vout Vref 2R
26
7.2
A/D 转换
7.2.1
信号变换中的采样、量化和编码
7.2.2
A/D 转换原理
7.2.3 A/D转换器的主要技术指标
27
7.2.1 信号变换中的采样、量化和编码
1. 采样
• 采样：模拟信号的大小随着时间不断地变化，A/D转 换实际上是按一定的周期对各瞬时值进行转换。 • 采样保持：对于变化较快的输入模拟信号，A/D转换前 可采用采样保持器，使得在转换期间保持固定的模拟信 号值。 • 采样定理：采样频率要高于或至少等于输入信号最高 频率的2倍。实际应用中，采样频率可以达到信号最高 频率的4～8倍。
的和为常数，IOUT1随DAC寄存器的内容线性变化。
Vcc是工作电源；DGND是数字地，AGND为模拟
信号地。
15
DAC0832的引脚信号
为了保证转换精度，模拟信号部分应使用高精度基
准电源VREF和独立的地线。
为了避免数字信号对模拟信号的干扰，提高输出的
稳定性，减少误差，应把数字地和模拟地分开：
8
图7-2
2. R-2R T型电阻网络D/A转换器
VRef I R 2R d3 A I2 I1 R 2R d2 B R 2R d1 C R 2R d0 D 2R 二进制输入 2R A +
AD转换器
满刻度值只是个名义值，实际的A／D转换器的最大输入 电压值总比满刻度值小1／2n（n为转换器的位数）。这是因 为0值也是2n个转换器状态中的一个。
例如12位的A／D转换器，其满刻度值为10V，而实际允 4095
二、A／D指A／D转换器在每秒钟内所能完成的转换次数。 转换速率也可表述为转换时间，即A／D转换从启动到结束 所需的时间，转换速率与转换时间互为倒数。 例如，某A／D转换器的转换速率为5MHz，则其转换时间 是200ns
二、A／D转换器的技术指标
4、满刻度范围
个模拟量泛指电压、电阻、电流、时间等参量，但在
二、A／D转换器的技术指标 1. 分辨率与量化误差 2. 转换精度 3. 转换速率 4. 满刻度范围
二、A／D转换器的技术指标
1. 分辨率与量化误差
分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最小变化程度的技 术指标。例如：某A/D转换器为12位，若用百分比表示，即表 示该转换器可以用212个二进制数对输入模拟量进行量化，其分 辨力为1LSB。
④ 改进型是在上述某种形式A／D转换器的基础上，为满足 某项高性能指标而改进或复合而成的。例如余数比较式即是在逐 次比较式的基础上加以改进，使其在保持原有较高转换速率的前 提下精度可达0.01％以上。
③ 非线性误差：是指实际转移函数与理想直线的最大偏移。 非线性误差不包括量化误差，偏移误差和满刻度误差。
④ 微分非线性误差：是指转换器实际阶梯电压与理想阶梯 电压(1LSB)之间的差值。为保证A/D转换器的单调性能，A/D转 换器的微分非线性误差一般不大于1LSB。非线性误差和微分非 线性误差在使用中很难进行调整。
AD转换
A/D转换器(Analog-to-Digital Converter)又叫模/数转换器,即是将模拟信号(电压或是电流的形式)转换成数字信号。
这种数字信号可让仪表,计算机外设接口或是微处理机来加以操作或胜作使用。
A/D 转换器(ADC)的型式有很多种，方式的不同会影响测量后的精准度。
A/D 转换器的功能是把模拟量变换成数字量。
由于实现这种转换的工作原理和采用工艺技术不同，因此生产出种类繁多的A/D 转换芯片。
A/D 转换器按分辨率分为4 位、6 位、8 位、10 位、14 位、16 位和BCD码的31/2 位、51/2 位等。
按照转换速度可分为超高速（转换时间=330ns），次超高速（330~3.3μS），高速（转换时间3.3~333μS），低速（转换时间＞330μS）等。
A/D 转换器按照转换原理可分为直接A/D 转换器和间接A/D 转换器。
所谓直接A/D 转换器，是把模拟信号直接转换成数字信号，如逐次逼近型，并联比较型等。
其中逐次逼近型A/D 转换器，易于用集成工艺实现，且能达到较高的分辨率和速度，故目前集成化A/D 芯片采用逐次逼近型者多；间接A/D 转换器是先把模拟量转换成中间量，然后再转换成数字量，如电压/时间转换型（积分型），电压/频率转换型，电压/脉宽转换型等。
其中积分型A/D 转换器电路简单，抗干扰能力强，切能作到高分辨率，但转换速度较慢。
有些转换器还将多路开关、基准电压源、时钟电路、译码器和转换电路集成在一个芯片内，已超出了单纯A/D 转换功能，使用十分方便。
ADC 经常用于通讯、数字相机、仪器和测量以及计算机系统中，可方便数字讯号处理和信息的储存。
大多数情况下，ADC 的功能会与数字电路整合在同一芯片上，但部份设备仍需使用独立的ADC。
行动电话是数字芯片中整合ADC 功能的例子，而具有更高要求的蜂巢式基地台则需依赖独立的ADC 以提供最佳性能。
ADC 具备一些特性，包括：1. 模拟输入，可以是单信道或多信道模拟输入；2. 参考输入电压，该电压可由外部提供，也可以在ADC 内部产生；3. 频率输入，通常由外部提供，用于确定ADC 的转换速率；4. 电源输入，通常有模拟和数字电源接脚；5. 数字输出，ADC 可以提供平行或串行的数字输出。
109-名词术语-AD转换原理
AD转换原理A/D转换器是将模拟量转换为数字量的器件，这个模拟量泛指电压、电流、时间等参量,但通常情况下，模拟量是指电压参量。
在A/D转换的过程中通常要完成采样、量化和编码三个步骤。
（1）采样待采样的模拟信号是连续的，可看成无限多个瞬时值组成，而A/D转换以及计算机处理需要一定的时间，不可能把每一个瞬时值都转换成数字量，必须在连续变化的模拟量上按周期取样的规律取出某一些瞬时值来代表这个模拟量，这个过程就是采样。
采样得到的信号f S(t)的值和原始输入信号f(t)在相应的瞬时值相同，因此采样后的信号在量值上仍然是连续的。
可以证明：当采样器的采样频率f S高于或至少等于输入信号最高频率f m的两倍时（即f S ≥2f m时），采样输出信号f S(t)（采样器脉冲序列）能代表或恢复成输入模拟信号f(t)，这就是采样定理。
信号“最高频率”指的是输入信号经频谱分析后得到的最高频率分量。
“恢复”指的是样品序列f S(t)通过截止频率为f m的理想低通滤波器后，能得到的原始信号f(t)。
（2）量化所谓量化，就是以一定的量化单位把数值上连续的模拟量转变为数值上离散的阶跃量的过程。
量化相当于只取近似整数商的除法运算。
（3）编码编码往往涉及到A/D转换的具体应用，若考虑为双极性信号，可采用补码方式；若强化二进制数据的可靠性，可采用格雷码。
A/D转换器的技术指标：（1）分辨率：A/D转换器的分辨率指转换器能分辨最小的量化信号的能力，取决于A/D转换器的位数，习惯上以输出二进制数或BCD码数的位数来表示。
如ADC0809的分辨率为8位，即表示该转换器可以用28个二进制数对输入模拟量进行量化，其分辨率为1LSB （最低有效位值），若最大允许输入电压为10V，则可计算出它能分辨输入模拟电压的最小变化量1LSB=39.06mV。
（2）转换精度：反映实际A/D转换器与理想A/D转换器量化值上的差。
用绝对精度或相对精度来表示。
（3）转换速率：A/D转换器在每秒钟内所能完成的转换次数。
AD、DA转换器详解
DA 转换器----数字信号转换成模拟信号，注意模拟地和数字地要分开，采用单端共地的方式权电阻型DAC ：模拟开关S i 受信号D i 控制，当D i =1时，开关左拨，当D i =0时，开关右拨。
假设求和放大器为理想放大器 那么根据“虚短、虚断”的概念I =I 0d 0+I 1d 1+I 2d 2+I 3d 3 I=V REF 23R d 0+V REF 22R d 1+V REF 2R d 2+V REFR d 3=V REF 23R(d 3⋅23+d 2⋅22+d 1⋅21+d 0⋅20)U =−I ∙R f归纳后优点：简单缺点：电阻值相差较大，难以保证精度，且大电阻 不易集成权电阻网络型 倒梯形电阻网络 权电流型 权电容型 开关树型倒T型电阻网络DAC (原则上还是权电阻网络，但所用电阻系列少)开关置于电阻网络和运放之间，开关无论是在实地还是虚地，支路上的电流始终保持不变，这样就无需电流建立时间，也不会产生尖脉冲。
从节点D开始分析，D左侧的两条支路并联等效电阻为R，依次类推节点A两条支路电阻分别为2R，并联等效电阻为R，I=V RR ，I3=I3′=V R2R，，，类推：I∑=I3∙d3+I2∙d2+I1∙d1+I0∙d0=V R2R d3+V R4Rd2+V R8Rd1+V R16Rd0=V R16R(23∙d3+22∙d2+21∙d1+20∙d0)权电流型DACDAC主要技术指标分辨率（理论精度）：12n−1转换误差（实际精度）：失调误差、增益误差、非线性误差绝对值之和失调误差失调误差(或称零点误差)定义为数字输入全为0码时，其模拟输出值与理想输出值之偏差值。
对于单极性D/A转换，模拟输出的理想值为零伏点。
对于双极性D/A转换，理想值为负域满量程。
偏差值的大小一般用LSB的份数或用偏差值相对满量程的百分数来表示。
增益误差D/A转换器的输入与输出传递特性曲线的斜率称为D/A转换增益或标度系数，实际转换的增益与理想增益之间的偏差称为增益误差(或称标度误差)。
AD转换 百度百科
AD转换目录概述1. AD转换器的分类2. AD转换器的主要技术指标概述AD转换就是模数转换，顾名思义，就是把模拟信号转换成数字信号。
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（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。
AD转换讲解
当K=1时，没有增益 误差，Ui = FSR，输 出为111。
当K>1时，传输特性 011 K<1 的台阶变窄，在模拟 010 001 输入信号达到满量程 U 值之前，数码输出就 FSR i 图6.3 增益误差 已为全“1”状态。 当K<1时，传输特性台阶变宽，模拟输入信号 已超满量程时，数码输出还未达到全 “1”状态。
数据采集与处理
3
SDUT
第6章 模／数转换器
6.2 A／D转换器的主要技术指标
1. 分辨率
分辨率— A／D转换器所能分辨模拟输 入信号的最小变化量。
设A／D转换器的位数为n，满量程电 压为FSR，则分辨率定义为：
数据采集与处理
4
SDUT
6.2 A／D转换器的主要技术指标
FSR 分辨率 n 2
5.12 7.68 8.96 8.32 8.0 8.16 8.24 8.28
去／留码 判断
U f U i，留1
Uf Uf Uf Uf U i，留1 U i ，留 0 U i，留0 U i，留1
本次操作后SAR 中的数码
10000000 11000000 11000000 11000000 11001000 11001100 11001110 11001111
由此可知：
(6 3)
① 当精度一定时，信号频率↑，tCONV↓；
② 当信号频率一定， tCONV ↓，△U↓。
数据采集与处理
16
SDUT
6.2 A／D转换器的主要技术指标
平均值响应的转换器
由于被转换的模拟量为直流电压，而 干扰是交变的，因此转换时间 tCONV 越长， 其抑制干扰的能力就越强。
AD转换知识
有些特殊的应用或量程范围很大时，A/D转换器要求更多的位数，平滑性的要求来考虑，可用一段模拟量化过程的程序，在计算机上逐步改变位数，计算数学模型的动态曲线，然后根据曲线的平滑程度来确定位数。通常，满足静态精度要求的位数也能满足动态平滑的要求。但对动态平滑性要求较高的系统，还需要硬件（模拟滤波）或软件（数字滤波）进行平滑处理。一般8位以下的A/D转换器称为低分辨率A/D转换器，9~12位的称为中分辨率，13位以上的称为高分辨率。
由干转换器必须在采样间隔Ts内完成一次转换工作，因此转换器能处理的最高信号频率就受到转换速度的限制。如50us内完成10位A／D转换的高速转换器，这样，其采样频率可高达20kHz。
查看文章 面对设计如何选择和使用A/D转换器1
2008年04月28日 星期一 07:50
1、 如何确定A/D转换器的位数
3) 转换速度
转换速度是指完成一次转换所用的时间，即从发出转换控制信号开始，直到输出端得到稳定的数字输出为止所用的时间。转换时间越长，转换速度就越低。转换速度与转换原理有关，如逐位逼近式A／D转换器的转换速度要比双积分式A／D转换器高许多。除此以外，转换速度还与转换器的位数有关，一般位数少的（转换精度差）转换器转换速度高。目前常用的A／D转换器转换位数有8位、10位、12位、14位、16位等，其转换速度依转换原理和转换位数不同，一般在几微秒至几百毫秒之间。
《AD转换及其原理》
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。
接着不断用上压述方力法，、由大温到小度砝码、逐一位添加移比较和，凡速砝码度总重等量小，于物它体重们量的都砝码是保留连，否续则拿变下所化添加的的砝物码。理量。
ALE：地址锁存允许信号。
计算机能够处 这理的些是数连字量续信息变。化的物理量称为模拟量。
这样可得保留的砝码为128g＋64g＋2g＋1g＝195g，与重物重量相等，相当于转换的数码为D7～D0＝11000011。 ALE：地址锁存允许信号。 一个n位二进制数只能表示2n个量化电平，量化过程中不可避免会产生误差，这种误差称为量化误差。
“[ ]”表示取整。 A/D转换的一般步骤和基本原理
D0 D = Dn-1 Dn-2 D1 D0
这些连续变化的物理量称为模拟量。
（由于集成运放A具有很高的输入阻抗，在保持阶段，电容C上所存电荷不易泄放。
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。
ADC0809
ADC0809的引脚功能
• IN0～IN7：8路模拟输入。 • START：启动A/D转换信号。 • ALE：地址锁存允许信号。 • EOC：转换结束信号。 • ADDA、ADDB、ADDC：8路模拟通道选择。
• V）RE=F＋（5＋V，）V、REVFR（EF－（）－=）0V：。基准电压输入，典型值为VREF（＋
ad转换的基本原理
ad转换的基本原理《AD转换的基本原理》1. 引言嘿，你有没有想过，咱们每天使用的各种电子设备，像手机、电脑，它们是怎么把现实世界里那些连续变化的模拟信号，比如声音、光线啥的，变成能让机器识别的数字信号的呢？这就涉及到一个超酷的技术——AD转换啦。
今天，咱们就来好好扒一扒AD转换的基本原理，从最基础的概念到它在生活和高端技术中的应用，再到一些容易搞错的地方，全都给你讲得明明白白的。
2. 核心原理2.1基本概念与理论背景AD转换呢，简单来说就是模拟 - 数字（Analog - Digital）转换的缩写。
在电子世界里，模拟信号就像是一条连绵不断的河流，它的值可以是任意的，比如我们说话时声音的大小、温度的高低变化，这些信号是连续变化的。
而数字信号就不一样啦，它像是一个个整齐排列的小方块，只有0和1这两种状态。
AD转换的概念最早可以追溯到电子技术发展的早期，那时候人们开始探索如何让电子设备更好地处理不同类型的信号。
随着计算机技术等相关领域的不断发展，AD转换技术也越来越成熟和重要。
2.2运行机制与过程分析咱们来想象一下AD转换就像一个神奇的小工厂。
首先呢，是采样。
这就好比从河流里定期取水样一样。
按照一定的时间间隔，对模拟信号进行“采样”，得到一些离散的点。
比如说，对于一个声音信号，每0.1秒取一个样。
然后是量化，这一步就像是把取到的水样按照不同的量级分类。
把采样得到的信号值归到预先设定好的一些等级里。
比如设定了10个等级，那这个信号值就会被归到其中一个等级里。
最后就是编码啦，这就像是给每个等级贴上一个特殊的标签，这个标签就是对应的数字代码。
这样，原本连续的模拟信号就变成了数字信号。
打个比方，就像把一幅色彩连续过渡的画，按照不同的颜色区域划分，然后给每个区域编上号一样。
3. 理论与实际应用3.1日常生活中的实际应用AD转换在我们日常生活里无处不在。
就拿咱们的手机来说，当我们打电话的时候，麦克风收集到的声音是模拟信号，然后通过手机里的AD 转换芯片，把这个模拟声音信号变成数字信号，这样才能在手机的数字电路里进行处理，像进行降噪、放大等操作，最后再把数字信号转换成模拟信号通过听筒播放出来。
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目录一、名称表述 (2)二、基本概念 (2)三、分类 (2)1、模数转换(ADC) (2)2、数模转换(DAC) (4)四、A/D模块电路设计 (5)五、A/D转换过程 (6)六、发展历史 (7)七、发展趋势 (7)一、名称表述A/Dabbr.[军] Analog.Digital, 模拟/数字A/D[缩]单仪器模数转换二、基本概念随着数字技术，特别是信息技术的飞速发展与普及，在现代控制、通信及检测等领域，为了提高系统的性能指标，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。
由于系统的实际对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图像等），要使计算机或数字仪表能识别、处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号；而经计算机分析、处理后输出的数字量也往往需要将其转换为相应模拟信号才能为执行机构所接受。
这样，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路--模数和数模转换器。
将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称A/D转换器或ADC,Analog to Digital Converter）；将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器（简称D/A转换器或DAC,Digital to Analog Converter）；A/D转换器和D/A转换器已成为信息系统中不可缺少的接口电路。
为确保系统处理结果的精确度，A/D转换器和D/A转换器必须具有足够的转换精度；如果要实现快速变化信号的实时控制与检测，A/D与D/A转换器还要求具有较高的转换速度。
转换精度与转换速度是衡量A/D与D/A转换器的重要技术指标。
随着集成技术的发展，现已研制和生产出许多单片的和混合集成型的A/D和D/A转换器，它们具有愈来愈先进的技术指标。
三、分类1、模数转换(ADC)ADC，Analog-to-Digital Converter的缩写，指模/数转换器或者模拟/数字转换器模数转换的概念：亦称模拟一数字转换，与数/模(D/A)转换相反，是将连续的模拟量（如象元的灰阶、电压、电流等）通过取样转换成离散的数字量。
例如，对图象扫描后，形成象元列阵，把每个象元的亮度（灰阶）转换成相应的数字表示，即经模/数转换后，构成数字图象。
通常有电子式的模/数转换和机电式模/数转换二种。
在遥感中常用于图象的传输，存贮以及将图象形式转换成数字形式的处理。
例如：图像的数字化等。
信号数字化是对原始信号进行数字近似，它需要用一个时钟和一个模数转换器来实现。
所谓数字近似是指以N-bit的数字信号代码来量化表示原始信号，这种量化以bit为单位，可以精细到1/2^N。
时钟决定信号波形的采样速度和模数转换器的变换速率。
转换精度可以做到24bit，而采样频率也有可能高达1GHZ，但两者不可能同时做到。
通常数字位数越多，装置的速度就越慢。
模数转换的过程：模数转换包括采样、保持、量化和编码四个过程。
在某些特定的时刻对这种模拟信号进行测量叫做采样，量化噪声及接收机噪声等因素的影响，采样速率一般取 fS=2.5fmax。
通常采样脉冲的宽度 tw 是很短的，故采样输出是断续的窄脉冲。
要把一个采样输出信号数字化，需要将采样输出所得的瞬时模拟信号保持一段时间，这就是保持过程。
量化是将连续幅度的抽样信号转换成离散时间、离散幅度的数字信号，量化的主要问题就是量化误差。
假设噪声信号在量化电平中是均匀分布的，则量化噪声均方值与量化间隔和模数转换器的输入阻抗值有关。
编码是将量化后的信号编码成二进制代码输出。
这些过程有些是合并进行的，例如，采样和保持就利用一个电路连续完成，量化和编码也是在转换过程中同时实现的，且所用时间又是保持时间的一部分。
模/数转换器（ADC）的主要性能参数：分辨率：它表明A/D对模拟信号的分辨能力，由它确定能被A/D辨别的最小模拟量变化。
一般来说，A/D转换器的位数越多，其分辨率则越高。
实际的A/D转换器，通常为8，10，12，16位等。
量化误差：在A/D转换中由于整量化产生的固有误差。
量化误差在±1/2LSB（最低有效位）之间。
例如：一个8位的A/D转换器，它把输入电压信号分成2^8=256层，若它的量程为0~5V，那么，量化单位q为：q = = ≈0.0195V=19.5mVq正好是A/D输出的数字量中最低位LSB=1时所对应的电压值。
因而，这个量化误差的绝对值是转换器的分辨率和满量程范围的函数。
转换时间：转换时间是A/D完成一次转换所需要的时间。
一般转换速度越快越好，常见有高速（转换时间<1us）、中速（转换时间<1ms）和低速（转换时间<1s）等。
绝对精度：对于A/D，指的是对应于一个给定量，A/D转换器的误差，其误差大小由实际模拟量输入值与理论值之差来度量。
相对精度：对于A/D，指的是满度值校准以后，任一数字输出所对应的实际模拟输入值（中间值）与理论值（中间值）之差。
例如，对于一个8位0~+5V的A/D转换器，如果其相对误差为1LSB，则其绝对误差为19.5mV，相对误差为0.39%。
2、数模转换(DAC)DAC是Digital Analog Converter(数字模拟信号转换器)的缩写数模转换的概念：数模转换器，又称D/A转换器，简称DAC，它是把数字量转变成模拟的器件。
D/A转换器基本上由4个部分组成，即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。
模数转换器中一般都要用到数模转换器，模数转换器即A/D转换器，简称ADC，它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的器件。
数模转换的原理：数字量是用代码按数位组合起来表示的，对于有权码，每位代码都有一定的位权。
为了将数字量转换成模拟量，必须将每1位的代码按其位权的大小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字—模拟转换。
这就是组成D/A转换器的基本指导思想。
图1.3左图表示了4位二进制数字量与经过D/A转换后输出的电压模拟量之间的对应关系。
由左图还可看出，两个相邻数码转换出的电压值是不连续的，两者的电压差由最低码位代表的位权值决定。
它是信息所能分辨的最小量，也就是我们所说的用1LSB(Least Significant Bit)表示。
对应于最大输入数字量的最大电压输出值（绝对值），用FSR(Full Scale Range)表示。
D/A转换器由数码寄存器、模拟电子开关电路、解码网络、求和电路及基准电压几部分组成。
数字量以串行或并行方式输入、存储于数码寄存器中，数字寄存器输出的各位数码，分别控制对应位的模拟电子开关，使数码为1的位在位权网络上产生与其权值成正比的电流值，再由求和电路将各种权值相加，即得到数字量对应的模拟量。
数/模转换器（DAC）的主要性能参数：分辨率：分辨率表明DAC对模拟量的分辨能力，它是最低有效位（LSB）所对应的模拟量，它确定了能由D/A产生的最小模拟量的变化。
通常用二进制数的位数表示DAC的分辨率，如分辨率为8位的D/A能给出满量程电压的1/28的分辨能力，显然DAC的位数越多，则分辨率越高。
线性误差：D/A的实际转换值偏离理想转换特性的最大偏差与满量程之间的百分比称为线性误差。
建立时间：这是D/A的一个重要性能参数，定义为：在数字输入端发生满量程码的变化以后，D/A的模拟输出稳定到最终值±1/2LSB时所需要的时间。
温度灵敏度：它是指数字输入不变的情况下，模拟输出信号随温度的变化。
一般D/A转换器的温度灵敏度为±50PPM/℃。
PPM为百万分之一。
输出电平：不同型号的D/A转换器的输出电平相差较大，一般为5V~10V，有的高压输出型的输出电平高达24V~30V。
四、A/D模块电路设计图1本实例的A/D模块采用流水线结构的12位模－数转换器（ADC），内部由流水线ADO、基准电压源、控制逻辑、FIFO、缓冲器、采样保持器和多路器切换开关等组成。
其功能有：·片选信号CS，低电平有效，设置片选信号，以便与各种处理器连接。
·转换时钟或启动转换信号，单次转换时为启动转换，连续转换时是时钟输入信号。
·数据有效可以读取信号，可作为转换结束或数据准备好信号输出。
·模拟单端输入时，分别接外部信号，差分输入时，前后两个端子分别组成一对差分输入端。
·读信号RD、写WR或读写组合信号，实现数据的输入输出控制。
·模拟电源、数字电源和缓冲器电源的输入端，一股前者采用5V电源，后两者采用3．3V电源。
图2值得注意的是，A/D模块内部的FIFO安排成环形，采用读取点、写入点和触发点控制读写操作，如图1所示。
系统采用中断方式来设计A/D模块，其工作原理是由ARM的CLK时钟连接A/D芯片的转换时钟控制采样保持和A/D变换。
这样让设定通道的信号同时采样保持，然后分别转换为数字信号并自动顺序写入FIFO，同时FIFO 的写入点向前移动，指示下一个写入点；当FIFO内的数据达到预定的触发深度时，发出数据就绪信号申请中断，ARM响应中断读取转换数据，同时清除信号，读取点和触发点向前移动。
芯片的工作方式由两个寄存器控制，通过编写ARM程序写寄存器，可以选择使用通道、工作模式、∏FO触发深度、极性与触发方式等。
五、A/D转换过程图A/D转换可分为4个阶段：即采样、保持、量化和编码。
采样就是将一个时间上连续变化的信号转换成时间上离散的信号，根据奈奎斯特采样定理fsZZfh，如果采样信号频率大于或等于2倍的最高频率成分，则可以从采样后的信号无失真地重建恢复原始信号。
考虑到模数转换器件的非线性失真、量化噪声及接收机噪声等因素的影响，采样频率一般取2．5～3倍的最高频率成分。
要把一个采样信号准确地数字化，就需要将采样所得的瞬时模拟信号保持一段时间，这就是保持过程。
保持是将时间离散、数值连续的信号变成时间连续、数值离散信号，虽然逻辑上保持器是一个独立的单元，但是，实际上保持器总是与采样器做在一起，两者合称采样保持器。
图给出了A/D 采样电路的采样时序图，采样输出的信号在保持期间即可进行量化和编码。
量化是将时间连续、数值离散的信号转换成时间离散、幅度离散的信号；编码是将量化后的信号编码成二进制代码输出。
到此，也就完成了A/D 转换，这些过程通常是合并进行的。
例如，采样和保持就经常利用一个电路连续完成，量化和编码也是在保持过程中实现的。
六、发展历史计算机、数字通讯等数字系统是处理数字信号的电路系统。
然而，在实际应用中，遇到的大都是连续变化的模拟量，因此，需要一种接口电路将模拟信号转换为数字信号。
A/D转换器正是基于这种要求应运而生的。
1970年代初，由于MOS工艺的精度还不够高，所以模拟部分一般采用双极工艺，而数字部分则采用MOS工艺，而且模拟部分和数字部分还不能做在同一个芯片上。