AD转换技术的发展历程及其趋势
2023年AD转换器行业市场研究报告
2023年AD转换器行业市场研究报告AD转换器（Analog-to-Digital Converter，简称ADC）是一种电子器件，用于将模拟信号转换为数字信号。
它广泛应用于各种领域的电子设备和系统中，包括通信、医疗、汽车、消费电子等行业。
本文将对AD转换器行业市场进行研究，分析市场规模、市场趋势以及竞争格局等内容。
一、市场规模根据市场研究机构的数据显示，全球AD转换器市场在过去几年保持了稳定增长的态势。
截至2020年，全球AD转换器市场规模已经达到XX亿美元，并预计未来几年将继续保持较高的增长率。
从应用领域来看，通信和消费电子是AD转换器市场的两个主要驱动力。
随着智能手机、平板电脑、智能家居设备等消费电子产品的普及，对于更高性能和更低功耗的AD转换器的需求也在不断增加。
此外，随着5G通信技术的商用化，对于高速AD 转换器的需求也将进一步增加。
二、市场趋势1.高精度和高速AD转换器的需求增加随着各个行业对于数据处理和信号处理能力的要求越来越高，对于高精度和高速的AD转换器的需求也在逐渐增加。
高精度的AD转换器可以提供更准确的信号测量结果，适用于一些对信号精度要求较高的应用场景，如医疗设备、工业控制等。
而高速的AD转换器能够处理更快的信号采样速率，适用于需要实时处理的应用，如通信、雷达等。
因此，AD转换器行业将继续朝着高精度和高速发展的方向。
2.低功耗和小尺寸AD转换器的发展随着便携式设备和无线传感器网络的快速发展，对于低功耗和小尺寸的AD转换器的需求也在逐渐增加。
低功耗的AD转换器能够延长电池续航时间，提升设备的使用体验。
小尺寸的AD转换器可以适用于空间有限的应用场景，如可穿戴设备、智能传感器等。
因此，AD转换器行业将继续朝着低功耗和小尺寸发展的方向。
三、竞争格局AD转换器市场存在着多家国际知名厂商和一些本土企业。
国际知名厂商主要包括ADI、TI、Maxim等，它们在技术研发和市场资源方面具有优势。
数字采集系统 AD转换技术
4.1 A/D转换器的基本原理
C1 D8 ＋ PCM码流
比较判决 C2 ～C8 C2
B1 B2
…
B1 1
…
恒流源
7 /1 1 变 换
C3 C8
记 忆 本地 译码器
逐次比较型PCM编码器原理图
第四章 A/D转换技术
一、逐次逼近式A／D转换器
1. 工作原理
模拟输入 Ui
SAR
+
A
去码/留码逻辑 环形计数器 数据寄存器
显然，量化的过程会产生误差。
第四章 A/D转换技术
《数据采集系统》课件
编码是指把有限个规定的量化电平用若干位的二进制代码 组合来表示的过程。仍然以上述过程为例，由于一共有0～7v共 8个量化电平，所以可以用3位二进制数的8种不同状态来表示它 们，这样就实现了对量化信号的编码。 A/D转换其实就是对采样信号进行量化和编码，并最终输出 二进制数码的过程。
第四章 A/D转换技术
二、双斜积分式A/D转换器
当t＝t1时，积分器输出电压为
U OX 1 t1 0 U I dt RC
《数据采集系统》课件
4.1 A/D转换器的基本原理
UI在t1时间内的平均值
UI
t1
0
U I dt t1
所以， t1 U OX UI RC
第四章 A/D转换技术
f 3
第四个时钟脉冲到来时，SAR 状态又置 为11010000，......。
第四章 A/D转换技术
1 时钟脉冲
2 3
《数据采集系统》课件
4.1 A/D转换器的基本原理
4
5
6
7
8
逐 次 逼 近 比 较 过 程
AD转换技术的发展历程及其趋势
目录1 引言 (3)2 A/D转换器的发展历史 (3)3 A/D转换技术的发展现状 (4)3.1 全并行模拟/数字转换 (4)3.2 两步型模拟/数字转换 (4)3.3 插值折叠型模拟/数字转换 (5)3.4 流水线型模拟/数字转换 (6)3.5 逐次逼近型模拟/数字转换 (7)3.6 Σ-Δ模拟/数字转换 (8)4 A/D转换器的比较与分类 (9)5 A/D转换技术的发展趋势 (10)A/D转换电路的外特性研究以及A/D转换技术的发展历程和趋势1 引言随着电子产业数字化程度的不断发展，逐渐形成了以数字系统为主体的格局。
A/D转换器作为模拟和数字电路的接口，正受到日益广泛的关注。
随着数字技术的飞速发展，人们对A/D转换器的要求也越来越高，新型的模拟/数字转换技术不断涌现。
本文主要介绍了当前几种常用的A/D转换技术；并通过对数字技术发展近况的分析，探讨了A/D转换技术未来的发展趋势。
2 A/D转换器的发展历史计算机、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。
因此，A/D转换器只能采用多芯片方式实现，成本很高。
1975年，一个采用NMOS工艺的10位逐次逼近型A/D转换器成为最早出现的单片A/D转换器。
1976年，出现了分辨率为11位的单片CMOS积分型A/D转换器。
此时的单片集成A/D转换器中，数字部分占主体，模拟部分只起次要作用；而且，此时的MOS工艺相对于双极工艺还存在许多不足。
1980年代，出现了采用BiCMOS工艺制作的单片集成A/D转换器，但是工艺复杂，成本高。
随着CMOS工艺的不断发展，采用CMOS工艺制作单片A/D转换器已成为主流。
《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。
DAC_ADC模数及数模转换器的发展综述
DAC_ADC模数及数模转换器的发展综述1 概述随着数字技术，特别是计算机技术的飞速发展普及，在现代控制、通讯及检测领域中，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。
由于系统的实际处理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和处理这些信号，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往往也需要将其转换成为相应的模拟信号才能为执行机构所接收。
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——模数转换电路或数模转换电路。
能将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称ADC转换器）；而将能反数字信号转换成模拟信号的电路称为数模转换器（简称DAC转换器），ADC转换器和DAC 转换器已经成为计算机系统中不可缺少的接口电路。
2 数模转换电路2.1 数模转换电路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权。
为了将数字量转换成模拟量，必须将每1位的代码按其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。
这就是构成DAC转换器的基本思路。
2.2 数模转换电路的主要性能指标DAC转换器的主要性能指标有：转换速度、转换精度、抗干扰能力等。
在选用D/A转换器时，一般应根据上述几个性能指标综合进行考虑。
2.3 二进制加权架构从概念上讲，最简单的DAC采用的是二进制加权架构，在该架构中，将n个二进制加权元件（电流源、电阻器或电容器）进行组合以提供一个模拟输出（n = DAC分辨率）。
这种架构虽然最大限度地减少了数字编码电路，但MSB和LSB加权之间的差异却随着分辨率的增加而增大，从而使得元件的精确匹配变得很困难。
采用该架构的高分辨率DAC不仅难以制造，而且还对失配误差很敏感。
2.4 开尔文（Kelvin）分压器架构开尔文分压器架构由2的n次方个等值电阻器组成，与二进制加权法相比，这种架构简化了匹配处理（见图1）。
全球adc企业发展历史
全球adc企业发展历史全球ADC（模数转换器）企业发展历史第一章：起步阶段ADC（模数转换器）是一种能够将模拟信号转换为数字信号的电子器件。
全球ADC企业的发展历史可以追溯到20世纪中叶。
在当时，电子技术的发展刚刚起步，ADC还处于实验室阶段。
不同国家的研究机构和大学开始尝试开发自己的ADC技术，并进行初步的应用研究。
第二章：技术突破与商业化随着电子技术的进一步发展，ADC技术也取得了重要突破。
20世纪60年代，美国的一家研究机构成功研制出了第一款商用ADC产品，并开始向市场推广。
这标志着ADC技术的商业化进程开始。
其他国家的企业也纷纷跟进，开始研发和生产自己的ADC产品。
第三章：全球市场竞争进入20世纪70年代，全球ADC企业的竞争逐渐加剧。
各家企业纷纷推出更加先进的ADC产品，提高转换精度和速度，并降低功耗和成本。
美国、日本和欧洲等地的企业成为全球ADC市场的主要竞争者，他们不断地进行技术创新和产品升级，以争夺市场份额。
第四章：技术革新与应用拓展在21世纪初，随着移动通信、数字音频、工业自动化等领域的快速发展，全球ADC企业面临着新的机遇和挑战。
为了满足不断增长的市场需求，企业们不断进行技术革新，推出了更高性能、更适用于特定应用场景的ADC产品。
同时，他们也积极探索新的应用领域，如医疗设备、汽车电子等。
第五章：全球合作与竞争格局随着全球化的进程，全球ADC企业之间的合作与竞争日益加剧。
一方面，各家企业通过技术交流、合作研发等方式加强合作，共同推动ADC技术的进步；另一方面，他们也在市场竞争中争夺地盘，推出具有竞争力的产品，争夺用户的青睐。
第六章：未来展望与挑战展望未来，全球ADC企业面临着新的机遇和挑战。
随着物联网、人工智能等领域的快速发展，对高性能、低功耗的ADC产品的需求将不断增加。
同时，新的技术和新的竞争者也将不断涌现，对现有企业构成挑战。
因此，全球ADC企业需要不断创新，加强合作，以应对未来的发展。
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。
电路中的AD转换与DA转换
电路中的AD转换与DA转换在当今信息时代，电子设备已经渗透到我们生活的方方面面。
而这些电子设备的运作离不开AD转换（模数转换）和DA转换（数模转换）这两个关键环节。
本文将介绍AD转换和DA转换的原理、应用以及相关技术发展。
一、AD转换AD转换是模拟信号转换为数字信号的过程。
在电子设备中，传感器等设备输出的信号多为模拟信号，需要通过AD转换将其转换成数字信号，才能由电子器件进行处理和存储。
AD转换器通常由采样器、量化器和编码器组成。
采样器的作用是将模拟信号在一定的时间间隔内取样，量化器将取样的模拟信号分成有限个离散值进行量化，编码器将量化后的离散值转换成二进制数字信号。
通过这一过程，AD转换器能够将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。
AD转换器广泛应用于各个领域，如音频、视频、电力系统等。
在音频领域，AD转换器用于将声音等模拟信号转换为数字信号，实现录音、播放等功能。
在电力系统中，AD转换器用于电能计量、监测等方面。
二、DA转换DA转换是数字信号转换为模拟信号的过程。
数字信号由计算机或其他数字系统处理和存储，而大部分外围设备如音箱、显示器等则需要模拟信号进行驱动。
DA转换器通常由数字信号输入端和模拟输出端组成。
数字信号输入端接收来自计算机或其他数字系统的数字信号，将数字信号按照一定的波形进行放大、滤波等处理后，经过模拟输出端输出为模拟信号。
这样，数字系统生成的数字信号便可以控制外围设备的模拟输出。
DA转换器广泛应用于音频设备、显示设备等领域。
在音频设备中，DA转换器用于将计算机中存储的音频文件转换为模拟信号，通过音箱输出高质量的音乐。
在显示设备中，DA转换器则将计算机生成的数字图像信号转换为模拟信号，驱动显示器显示各种图像。
三、技术发展随着科技的不断进步，AD转换与DA转换技术也得到了快速的发展与创新。
目前，高速、高精度、低功耗、小型化是AD转换与DA转换技术的发展方向。
在AD转换技术方面，新型的Delta-Sigma调制技术、超大规模集成电路技术等被广泛应用，提高了AD转换器的精度和信噪比。
AD转换技术
模拟电压输入 1LSB
模拟电压输入 1/2LSB
只舍不入法
有舍有入法
只舍不入法： 是将输入信号不足一个量化单位Δ的尾数舍去，取其原 整数。 有舍有入法： 当取样保持信号VI的尾数<Δ/2时，用舍尾取整法得其量化值。
当取样保持信号VI的尾数≥Δ/2时，用舍尾入整法得其量化值。
9/43
量化误差
A/D转换器的主要技术指标
3 Δ ≤VI<4 Δ
4 Δ ≤VI<5 Δ 5 Δ ≤VI<6 Δ
2.5 Δ ≤VI<3.5 Δ
3.5 Δ ≤VI<4.5 Δ q 4.5 Δ ≤VI<5.5 Δ 5.5 Δ ≤VI<6.5 Δ 6.5 Δ ≤VI<7.5 Δ
0 1 1
1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1
6 Δ ≤VI<7 Δ 7 Δ ≤VI<8 Δ
7/43
量化误差
A/D转换器的主要技术指标
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。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。
111 110 101 100 011 010 001 000 数字输出 111 110 101 100 011 010 001 000 数字输出
D/A转换器
(MSB) A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 (LSB)
Vref
数字量输出
VA VC
A1
VX
VX-模拟量输入
8位逐位逼近ADC工作原理
逐位逼近式ADC的结构及工作原理
AD转换技术
几种A/D转换技术的介绍：(1)直接转换ADC直接转换ADC也称“闪电”式(Flash)，这种结构的ADC速度极快，所有位的转换同时完成，但要求高密度集成数量巨大的比较器，如图4所示，一个N位分辨率的转换器需要2N-1个比较器。
参考电压由一个电阻网络设定，彼此相差VReF/2N，当输入电压NiN加上以后，所有比较器将 V1N与各自的参考电压值进行比较。
输出经一个编码逻辑单元编码后产生转换器的并行 N位数据输出，虽然直接转换 ADC 具有最快的速度，(目前可达几个GHz)，但其分辨率受到集成度的限制，其过大的输入电容及大量的比较器产生的功率耗散，都将使该种转换器的应用受到影响。
(2)逐次逼近ADC逐次逼近ADC或称为位权转换技术，这种结构如图 5，采用一个比较器和一个N位数模转换器(DAC)和一个逐次逼近寄存控制器(SAR)等组成，当开始转换时，SAR将高位设置为 1， DAC将该值转换模拟量后由比较器与输入电压进行比较，当高于输入电压时则SAR 将第 1位设为 0，同时设置第二位为 1进行下一次比较，当 DAC电压低于输入电压时 SAR 将该位设为 1，同时设置下一位为 1，这样直到第 N位设置并判断完成后， SAR将此比较结果作为 ADC的输出。
这种转换技术具有功耗较低，很低的生产成本，但其输入带宽低，采样速率不高(最高达1MSPS)。
(3)积分型ADC积分型ADC又称双斜率转换技术，它包括两个主要部分，一部分电路采样并量化输入电压，产生一个时域间隔，另一部分产生脉冲序列，再由一个记数器将其转换成数字量。
如图6，图7，积分型 ADC的速度和带宽都非常低，但它们抑制高频噪声和固定的低频干扰的能力很强。
(4) ∑-ΔA DC∑-Δ转换器又称过采样转换器，这种转换器由∑-Δ调制器及数字滤波器和1位DAC构成，如图8，输入信号送入∑-ΔADC后被1位DAC进行高速量化，经过数字滤波处理后，得到转换记录。
2024年AD转换器市场规模分析
2024年AD转换器市场规模分析1. 前言AD（模拟-数字）转换器是一种用于将模拟信号转换为数字信号的设备。
它在各个领域中起着重要的作用，如通信、音频处理、工业自动化等。
本文将对AD转换器市场规模进行分析。
2. AD转换器市场概述AD转换器市场在过去几年内取得了快速发展。
随着工业自动化的普及以及通信和音频行业的快速发展，对高性能AD转换器的需求不断增加。
另外，新兴技术如物联网和人工智能的崛起也为AD转换器市场带来了新的机遇。
3. 市场规模分析根据市场调研数据，AD转换器市场自2015年以来一直保持着稳定的增长。
预计到2025年，AD转换器市场规模将超过100亿美元。
3.1 产品类型划分根据产品类型，AD转换器市场可以分为两大类：低速AD转换器和高速AD转换器。
低速AD转换器主要应用于一些对速度要求较低的领域，如工业自动化。
而高速AD转换器则应用于通信和音频行业等对速度要求较高的领域。
3.2 应用领域分析AD转换器在各个领域中都有广泛的应用。
以下是一些主要领域的市场规模分析：•通信领域：随着5G技术的逐渐普及，对高速高精度AD转换器的需求在不断增加。
预计到2025年，通信领域将成为AD转换器市场的主要驱动力。
•音频处理领域：随着音频技术的不断创新，对高性能AD转换器的需求也在不断增加。
预计音频处理领域在未来几年内将保持较快的增长。
•工业自动化领域：随着工业自动化水平的提高，对低速AD转换器的需求稳定增长。
预计未来几年内，工业自动化领域将保持稳定增长。
3.3 区域分析根据地理区域，AD转换器市场可以划分为北美、欧洲、亚太和其他区域。
预计亚太地区将成为AD转换器市场最大的增长区域，其中中国和印度的市场需求将占据较大份额。
除此之外，北美地区和欧洲地区的市场规模也将保持稳定增长。
4. 市场驱动因素分析AD转换器市场的增长受到以下几个因素的驱动：4.1 技术创新随着技术的不断创新，AD转换器的性能和功能不断提升。
AD转换，ADC的原理及分类
AD转换，ADC的原理及分类招个电子工程师招个电子工程师：一个只专注电子工程师精准招聘的服务！精准、快速、高效、低成本、这是‘招个电子工程师’服务的精髓！如果您的技术团队需要扩军，那么，热烈欢迎各大中小企业的HR 和招聘负责人与我们联系！具体合作详情请咨询管理员微信：1051197468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。
取样和保持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11.8.1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。
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11.8.2所示。
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。
数字电视中AD转化-文档资料
数字电视中AD转化数字电视是指电视的图像和音频用数字化信号发送。
所以准确定义的数字电视除了指我们平时所说的数字电视接收机外，还包含了从发送、传输到接收的全过程。
由电视台送出的图像及声音信号，经数字压缩和数字调制后，形成数字电视信号，经过无线介质或有线介质传送到数字电视接收机，然后通过数字解调和数字视音频解码处理还原出图像及伴音。
一、将模拟信号转换为数字信号将连续的模拟信号转换成数字信号是数字电视信号采集的必要步骤。
在实际工作中，信号的取样是通过A/D 转换芯片来完成的。
通过A/D转换，将模拟信号x(t)变成数字信号x (nTs), 电视信号的A/D 转换一般采用脉码调制方式。
为了保证数字化后的信号数据不丧失原信号的特性，采样频率应大于或至少等于信号截止频率的 2 倍。
这就是著名的奈奎斯特( Nyquist )采样定理。
对于二维图像信号，必须保证水平采样频率和垂直采样频率应分别大于图像在水平和在垂直方向上最高频率的 2 倍。
而对于音频信号，采用的频率应大于音频信号的最大频率的 2 倍。
一般质量音频信号的最高频率被限制在15kHz，所以目前有四种不同的采样频率：48kHz、44.1kHz、44.056kHz、32kHz。
采样结束后对采样信号进行量化使得幅度连续的抽样值进一步在幅度上离散化，便于利用有限长的数码来表示每个抽样点的幅度。
量化产生的误差会影响信号的质量，分析时，一般将它等效于随机杂波，称为量化噪波。
当量化的位数n 越大，量化的信噪比就越大，再生的图片质量就越高。
对于音频信号的量化过程中产生的噪声，为了使量化噪声转变为与输入不相关的白噪声，就要在输入的音频信号上加上一称为高频脉动信号的噪声再进行量化。
接下来对样点幅度的量化值进行编码，将其转变为成二进制的数码。
经抽样，量化，编码所得到的数字信号极为PCM言号。
二、图像编码数字电视中对于图像的处理是一个比较复杂的过程。
数字电视是在模拟电视的基础上发展起来的，数字电视设备要和模拟电视设备长期共存，因此，在选择电视信号数字化参数时要考虑到数字电视设备的兼容性问题，使现存的模拟电视制式和数字电视能有最大程度的共同性。
《AD转换的过程》PPT课件
2
0100
3
0110
4
0101
转换结果：(0100)2
CP SAR
1
1000
vO / V 2.5
2
0100
1.25
3
0110
1.875
4
0101
1.5625
转换结果：(0101)2
vO /V 2.5 1. 25 1.875 1.5625
比较结果
vI＜vO vI＞vO vI＜vO vI＜vO
量化误差为1LSB
VREF=1V
7.3.2 并行比较型A / D转换器
如何同时比较？
3 R 13 V
2
16
R
11 V
16
R
9V
16
R
7V
16
R
5V
16
R
3V
16
+ -
C6
0
+ -
C5
0
+ -
C4
0
+ -
C3
10
+ -
C2
1
+ -
C1
1
每个电压刻度使用一个比较器。
7/16V＜vI≤9/16V 5/16V＜vI≤7/16V
DAC
VREF=-5V
D3
D2 D1 D0
vI
+ -
C
逐次逼近 寄存器（SAR）
CP
h
31
7.3.3 逐次逼近型A / D转换器
解： 1.量化单位为：
5V0.312V 5 16
D 1.5 4.8 0.3125
转换结果D=（0100）2 2.转换误差为：
不同原理的AD转换
引言
随着时代的发展，电子技术日趋于高精度 化即数字化。然而，在实际应用中，我们所 遇到的信号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。
Hale Waihona Puke /D转换电路过程1. 2. 3. 4.
取样 保持 量化 编码
A/D转换技术的发展趋势
高精度： 现代数字系统的分辨率在不断提高，比 如，高级仪表的最小可测值在不断地减 小，因此，A/D转换器的分辨率也必须 随之提高;在专业音频处理系统中，为了 能获得更加逼真的声音效果，需要高精 度的A/D转换器。目前，最高精度可达 24位的A/D转换器也不能满足要求。现 在，人们正致力于研制更高精度的A/D 转换器。
R
9U REF 15
C －4 + R C －3 + R C －2 + R C －1 + R C －0 +
量化单位为 Δ =(2/15)UREF
量化误差为
d1 &
ui
7 U REF 15
|ε
max|=
(1/15)UREF
5 U REF 15
电压比较器
3U REF 15
U+≥U-时，Ci＝1；
U+＜U-时，Ci＝0。
1U REF 15
R/2 电压比较器
并行式A/D转换
优点： 它是模数转换中速度最高的； 缺点： (1)分辨率不太高； (2)面积和功耗大； (3)成本相当高； (4)需要2N一1比较器。
双积分型A/D转换器
基本原理：将输入电压变换成 与其平均值成正比的时间间隔， 再把此时间间隔转换成数字量。 先将开关接通待转换的模拟量 Ｖi，Ｖi采样输入到积分器， 积分器从零开始进行固定时间 Ｔ的正向积分，时间Ｔ到后， 开关再接通与Ｖi极性相反的 基准电压ＶＲＥF，将ＶＲＥF 输入到积分器，进行反向积分， 直到输出为0V时停止积分。Ｖ i越大，积分器输出电压越大， 反向积分时间也越长。计数器 在反向积分时间内所计的数值， 就是输入模拟电压Ｖi所对应 的数字量，实现了A/D转换。
AD技术发展历程
AD技术发展历程AD技术，也被称为广告技术，是指通过各种手段和工具传播广告信息的技术。
随着互联网的发展和社会需求的增加，AD技术不断演进和创新，已经成为现代广告行业的核心。
AD技术的发展可以追溯到上世纪80年代，当时广告主主要通过电视、广播和报纸等传统媒体发布广告。
这些广告信息的传播效果有限，不易精准定位受众。
然而，随着计算机技术的发展，互联网的普及，AD技术迎来了新的发展机遇。
上世纪90年代，随着互联网的兴起，广告主开始将注意力转移到在线平台上。
早期的AD技术主要是静态图片和文本广告，往往是以横幅广告的形式出现在网页上。
这种广告形式虽然能够实现一定程度的定向投放，但仍然存在点击率低、用户体验差等问题。
2000年代初，随着互联网技术的进一步发展，AD技术开始出现了新的突破。
首先是搜索引擎广告技术的崛起。
通过搜索引擎的广告推广，广告主可以根据用户搜索关键词的相关性进行精确定向投放，提高点击率和转化率。
同时，搜索引擎还提供了广告监测和分析的功能，使广告主能够实时监控广告效果并进行调整。
这项技术的出现为AD技术的进一步发展奠定了基础。
2000年代中期，随着社交媒体的兴起，AD技术迎来了新的机遇。
通过社交媒体平台，广告主可以更好地了解用户的兴趣和需求，实现更加精准的定向投放。
同时，社交媒体也提供了更多的创意表达方式，使广告更具吸引力和互动性。
例如，Facebook推出的广告个性化推荐和微信推出的原生广告，都是AD技术在社交媒体领域的创新应用。
近年来，随着移动互联网的普及和智能手机的普及，AD技术又迎来了新的发展机遇。
移动广告成为了广告主的新宠，因为它可以随时随地触达用户，而不限于特定时段和地点。
同时，移动设备还提供了更丰富的广告形式，如视频广告、应用内广告等，使广告更具交互性和娱乐性。
移动广告技术的发展，不仅改变了广告主的投放方式，也提高了广告主的ROI（投资回报率）。
总的来说，AD技术的发展历程可以概括为从传统媒体到互联网，再到移动互联网的演进过程。
ADC研究背景意义现状及发展趋势
ADC研究背景意义现状及发展趋势1研究背景 (1)2 研究现状和发展趋势 (2)①向高性能方向发展 (4)②向单电源、低电压、低功耗方向发展 (4)③向单片化方向发展 (4)④单CMOS工艺 (4)⑤向混合信号处理芯片方向发展 (4)3 研究的研究意义 (5)1研究背景随着现代科学技术的迅猛发展, 集成电路技术得到了快速的发展，数字信号处理技术越来越成熟，我们现在可以使用强大、灵活而可靠的数字信号处理(DSP)器来对模拟信号的数字形式进行处理，因此，数字系统已广泛应用于各种学科领域及我们的日常生活中。
数字信号近年来的飞速发展显示了对数字信号的处理相对于直接对模拟信号进行处理有极大的优势。
数字信号比模拟信号易于处理，主要是由于以下几个原因：①数字信号准确性高；②数字信号易于保存在媒介上而同时很少产生失真和丧失完整性；③数字信号序列便于传输，而且对于复杂的信号处理，数字电路更易于实现，而用模拟电路往往很难甚至无法实现；④数字电路一般比模拟电路价格低廉，特别是大规模集成电路工艺的发展使数字处理的速度越来越高，集成的功能越来越多，实现成本越来越低。
我们处在一个数字时代，各种数字系统都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，但我们的视觉、听觉、感觉、嗅觉等所感知的却是一个模拟世界。
如何将数字世界与模拟世界联系在一起，正是模拟数字转换器(ADC)和数字模拟转换器(DAC)大显身手之处。
任何一个信号链系统，都需要传感器来探测来自模拟世界的电压、电流、温度、压力等信号。
这些传感器探测到的信号量被送到放大器中进行放大，然后通过ADC把模拟信号转化为数字信号，经过处理器、DSP或FPGA信号处理后，再经由DAC还原为模拟信号。
所以ADC 和DAC在信号链的框架中起着桥梁的作用，即模拟世界与数字世界的一个接口。
图1是信号链系统框图。
图1 信号链系统框图一个信号链系统主要由传感器、模数转换器、信号处理与控制系统、数模转换器组成。
微机原理与嵌入式接口技术DA与AD转换技术
嵌入式系统具有软件硬裁剪、高可靠性、实时性、专业性、隐秘性等特点。
嵌入式系统的定义与特点
嵌入式系统的应用领域
嵌入式系统在工业生产中有着广泛的应用，如自动化生产线、数控机床等。
工业控制
嵌入式系统可以实现智能家居的各项功能，如智能照明、智能安防等。
智能家居
嵌入式系统可以用在智能交通领域，如电子车牌、智能交通信号灯等。
DA转换器的原理与特点
根据不同的转换原理和用途，DA转换器可分为权电阻型、R-2R型、电流型和电压型等几种类型。
DA转换器分类
在选择DA转换器时，需要根据实际应用场景和具体需求进行选型，如接口类型、精度、速度、分辨率、功耗等参数。
DA转换器选型
DA转换器的分类与选型
在音频系统中，DA转换器常用于数字音频信号的解码和放大，输出模拟音频信号。
第四代微机
第四代微机采用了奔腾系列处理器，代表机型有Intel Pentium。
第二代微机
第二代微机采用了16位或32位微处理器作为核心部件，代表机型有Intel 8086和Motorola MC68000。
微机的发展历程
微机的应用领域
微机可以广泛应用于数据处理领域，如企业管理、办公自动化等。
数据处理
DA转换器的应用实例
音频系统
在控制系统中，DA转换器可以将数字控制信号转换为模拟信号，对被控对象进行控制。
控制系统
在数据采集系统中，DA转换器可以将计算机输出的数字信号转换为模拟信号，对信号进行调理和处理。
数据采集
AD转换技术
04
逐次逼近型AD转换器
通过逐次比较，从高位到低位逼近的方式实现模拟信号到数字信号的转换，具有精度高、稳定性好等特点。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目录1 引言 (3)2 A/D转换器的发展历史 (3)3 A/D转换技术的发展现状 (3)3.1 全并行模拟/数字转换 (4)3.2 两步型模拟/数字转换 (4)3.3 插值折叠型模拟/数字转换 (5)3.4 流水线型模拟/数字转换 (6)3.5 逐次逼近型模拟/数字转换 (7)3.6 Σ-Δ模拟/数字转换 (8)4 A/D转换器的比较与分类 (9)5 A/D转换技术的发展趋势 (10)A/D转换电路的外特性研究以及A/D转换技术的发展历程和趋势1 引言随着电子产业数字化程度的不断发展，逐渐形成了以数字系统为主体的格局。
A/D转换器作为模拟和数字电路的接口，正受到日益广泛的关注。
随着数字技术的飞速发展，人们对A/D转换器的要求也越来越高，新型的模拟/数字转换技术不断涌现。
本文主要介绍了当前几种常用的A/D转换技术；并通过对数字技术发展近况的分析，探讨了A/D转换技术未来的发展趋势。
2 A/D转换器的发展历史计算机、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。
因此，A/D转换器只能采用多芯片方式实现，成本很高。
1975年，一个采用NMOS工艺的10位逐次逼近型A/D转换器成为最早出现的单片A/D转换器。
1976年，出现了分辨率为11位的单片CMOS积分型A/D转换器。
此时的单片集成A/D转换器中，数字部分占主体，模拟部分只起次要作用；而且，此时的MOS工艺相对于双极工艺还存在许多不足。
1980年代，出现了采用BiCMOS工艺制作的单片集成A/D转换器，但是工艺复杂，成本高。
随着CMOS工艺的不断发展，采用CMOS工艺制作单片A/D转换器已成为主流。
这种A/D转换器的成本低、功耗小。
1990年代，便携式电子产品的普遍应用要求A/D转换器的功耗尽可能地低。
当时的A/D转换器功耗为mW级，而现在已经可以降到μW级。
A/D转换器的转换精度和速度也在不断提高，目前，A/D转换器的转换速度已达到数百MSPS，分辨率已经达到24位。
3 A/D转换技术的发展现状通常，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转换器的类型很多，下面介绍几种目前常用的模拟/数字转换技术。
3.1 全并行模拟/数字转换全并行A/D转换器的结构如图1所示。
它的工作原理非常简单，模拟输入信号同时与2N-1个参考电压进行比较，只需一次转换就可以同时产生n位数字输出。
它是迄今为止速度最快的A/D转换器，最高采样速率可以达到500MSPS。
但是，它也存在很多不足。
首先，硬件开销大，其功耗和面积与分辨率呈指数关系；其次，结构重复的并行比较器之间必须要精密匹配，任何失配都会造成静态误差。
而且，这种A/D转换器还容易产生离散和不确定的输出，即所谓的“闪烁码”。
所以，全并行A/D转换器只适用于分辨率较低的情况。
图1N位全并行A/D转换器结构框图减小全并行A/D转换器的输入电容和电阻网络的级数是提高其性能的关键。
为了达到这一目的，采用了各种新技术，如将全并行结构与插值技术相结合，可降低功耗和面积，从而可使全并行A/D转换器进行更高精度的模拟/数字转换。
Lane C.设计了一个10位60MSPS转换速率的全并行A/D转换器，通过运用插值技术，将比较器的数目从1023个减小到512个，大大节省了功耗和面积。
3.2 两步型模拟/数字转换两步型A/D转换器的结构如图2所示。
首先，由一个粗分全并行A/D转换器对输入进行高位转换，产生N1位的高位数字输出，并将此输出通过数字/模拟转换，恢复为模拟量；然后，将原输入电压与此模拟量相减，对剩余量进行放大，再送到一个更精细的全并行模拟/数字转换器进行转换，产生N2位的低位数字输出；最后，将这两个A/D转换器的输出并联，作为总的数字输出。
与全并行A/D转换器相比，此种类型的A/D转换器虽然转换速度降低了，但是节省了功耗和面积，解决了全并行A/D转换器中分辨率提高与元件数目剧增的矛盾。
因此，两步型A/D转换器可用于10位以上的模拟/数字转换，但是，它对剩余量放大器的要求很高，剩余量必须被放大到充满第二个A/D转换器的输入模拟量范围，否则，会产生非线性和失码。
另外，第一级A/D转换器和D/A转换器的建立时间及精度是限制两步型A/D转换器工作速度的一个重要因素，如果建立时间不充分，势必导致转换结果出现误差，所以，大多数两步型A/D转换器都采用了数字校正技术来改善这一问题。
Razavi，B.和Wooley，B.A.采用校正技术研制的两步型A/D转换器，其第一级比较器的建立时间只需10ns，失调电压可达到5mV，转换速度高达5MSPS，分辨率为12位。
图2两步型A/D转换器的结构框图3.3 插值折叠型模拟/数字转换折叠结构如图3所示，其基本原理就是通过一个特殊的模拟预处理(图3中的阴影部分)产生余差电压，并随后进行数字化，获得最低有效位(LSB)，最高有效位(MSB)则通过与折叠电路并行工作的粗分全并行A/D转换器得到，几乎在对信号采样的同时，对余差进行采样。
图3折叠结构框图图3中，折叠电路的传输函数是理想情况，实际电路很难实现。
所以，一般的折叠结构都具有非线性，但其过零点处的非线性为0。
若只考虑这些过零点，则Vin与Vrj之差的极性可以被正确确定，再采用插值的办法产生额外的过零点来解决低位。
这就是插值折叠的基本思想，它既利用了折叠特性，又不带来额外的非线性。
各种新技术的运用，使插值折叠型A/D转换器的性能不断提高。
这里介绍两种新技术：电流式插值系统和级联结构。
用电阻实现的电压式插值器，其精度受到电阻匹配度的限制，而在电流式插值器中，信号是由电流幅度表示的，其精度更高，而且更适合在低电源电压下工作。
Li，Y-C等人通过在细量化通路上采用电流模式信号处理技术来降低电压摆幅，获得了具有300MSPS转换速度、60MHz输入信号带宽、7位分辨率的A/D转换器。
另一种改进方法就是采用级联结构。
在无需增加并行输入级和细分A/D转换器中比较器数目的条件下，级联结构可将转换精度提高到8位以上。
V orenkamp，P.等人设计的12位插值折叠型A/D转换器采用三步式级联结构，其中，3位粗分量化，3位中分量化，6位细分量化。
该A/D转换器只需50个比较器，转换速度为60MSPS。
3.4 流水线型模拟/数字转换流水线型A/D转换器是对两步型A/D转换器的进一步扩展，其结构如图4所示。
它将一个高分辨率的n位模拟/数字转换分成多级的低分辨率的转换，然后将各级的转换结果组合起来，构成总的输出。
每一级电路由采样/保持电路(S/H)、低分辨率A/D转换器、D/A转换器、减法器和可提供增益的级间放大器组成。
图4流水线型A/D转换器结构框图这种类型的A/D转换器具有以下优点：每一级的冗余位优化了重叠误差的纠正，具有良好的线性和低失调；每一级都具有各自独立的采样保持放大器，因此允许流水线各级同时对多个采样进行处理，从而提高了转换速度；分辨率相同的情况下，电路规模及功耗大大降低。
但它也存在一些缺点：复杂的基准电路和偏置结构；输入信号必须穿过数级电路，造成流水延迟；同步所有输出需要严格的锁存定时；对工艺缺陷和印刷线路板较敏感，这会影响增益非线性、失调及其它参数。
目前，普遍采用两种新技术来提高流水线A/D转换器的性能。
一种是时间交织技术，使多条流水线并行工作。
通过采用这种技术，可大大提高转换速率，但并行的通道数不能太多，否则，会大大增加芯片面积和功耗，而且各个通路之间需要高度匹配，在工艺上很难实现。
Sumanen，L.等人设计了一个具有4个并行通道的流水线A/D转换器，采用0.5μmCMOS工艺实现。
该A/D转换器的采样率高达200MSPS，分辨率为10位。
另一种新技术就是数字校准技术，其主要思想是将校准周期内测量到的误差存放在存储器中，然后在正常运算周期内，通过原始码寻址，得到校对码，再通过原始码和校对码的运算，得到最终的数字输出。
这种技术可对模拟电路的失调不匹配以及非线性引入的误差等进行有效的校正，从而使流水线A/D 转换器的精度超过10位。
Hakarainen，V.等人研制的交织型流水线A/D转换器，运用这种校正技术来校正子D/A转换器的误差，并对各并行通道之间增益和失调电压的失配进行补偿，从而在10位的器件匹配精度下获得了14位的转换精度。
3.5 逐次逼近型模拟/数字转换逐次逼近型A/D转换器的结构如图5所示，其工作原理如下：输入信号的抽样值与D/A 转换器的初始输出值相减，余差被比较器量化，量化值再来指导控制逻辑是增加还是减少D/A 转换器的输出；然后，这个新的D/A转换器输出值再次从输入抽样值中被减去，不断重复这个过程，直至其精度达到要求为止。
由此可见，这种A/D转换器在一个时钟周期里只完成1位转换，N位转换就需要N个时钟周期，故它的采样率不高，输入带宽也较低；但电路结构简单，面积和功耗小，而且不存在延迟问题。
逐次逼近型A/D转换器的一个关键部分就是D/A转换器，它制约着整个A/D转换器的精度和速度。
D/A转换器传统的制作方法是用精密电阻网络实现，但是它的精度不高。
以电容阵列为基础，采用电荷重分布技术的D/A转换器可以获得更高的精度，这主要是由于在MOS 电路中比较容易制造出小容量的精密电容，而且电容损耗极小。
Gan，J-H等人采用非二进制的电容阵列结构实现D/A转换器，并采用自校准技术提高电容的匹配度，使D/A转换器的精度高达22位，制作出功耗为50mW的16位1.5MSPS高性能逐次逼近型A/D转换器。
图5逐次逼近型A/D转换器结构框图3.6 Σ-Δ模拟/数字转换Σ-Δ A/D转换器的结构如图6所示，它由Σ-Δ调制器和数字滤波器组成。
调制器包括一个积分器和比较器，以及含有一个1位D/A转换器的反馈环，具有噪声整形功能，将量化噪声从基带内搬移到基带外的更高频段，从而提高了信噪比。
而且，在进行Σ-Δ调制时，以远高于Nyquist采样率的频率对模拟信号进行采样，可减少基带范围内的噪声功率，使转换精度进一步提高。
经调制器输出的是1位的高速Σ2Δ数字流，包含大量高频噪声，因此需要数字滤波器，滤除高频噪声，降低抽样频率。
图6Σ2ΔA/D转换器结构框图Σ-ΔA/D转换器是目前精度最高的A/D转换器。
此外，它还具有极其优越的线性度、无需微调，以及更低的防混淆等优点。