单片机领域目前广泛应用的AD转换器有哪些
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、∑-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)∑-Δ(Sigma?/FONT>delta)调制型(如AD7705)
∑-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。原理上近似于积分型,将输入电压转换成时间(脉冲宽度)信号,用数字滤波器处理后得到数字值。电路的数字部分基本上容易单片化,因此容易做到高分辨率。主要用于音频和测量。
5)电容阵列逐次比较型
电容阵列逐次比较型AD在内置DA转换器中采用电容矩阵方式,也可称为电荷再分配型。一般的电阻阵列DA转换器中多数电阻的值必须一致,在单芯片上生成高精度的电阻并不容易。如果用电容阵列取代电阻阵列,可以用低廉成本制成高精度单片AD转换器。最近的逐次比较型AD转换器大多为电容阵列式的。
6)压频变换型(如AD650)
压频变换型(Voltage-Frequency Converter)是通过间接转换方式实现模数转换的。其原理是首先将输入的模拟信号转换成频率,然后用计数器将频率转换成数字量。从理论上讲这种AD的分辨率几乎可以无限增加,只要采样的时间能够满足输出频率分辨率要求的累积脉冲个数的宽度。其优点是分辩率高、功耗低、价格低,但是需要外部计数电路共同完成AD转换。
2. AD转换器的主要技术指标
1)分辩率(Resolution) 指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量,定义为满刻度与2n的比值。分辩率又称精度,通常以数字信号的位数来表示。
2)转换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD,逐次比较型AD是微秒级属中速AD,全并行/串并行型AD可达到纳秒级。采样时间则是另外一个概念,是指两次转换的间隔。为了保证转换的正确完成,采样速率(Sample Rate)必须小于或等于转换速率。因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。常用单位是ksps和Msps,表示每秒采样千/百万次(kilo / Million Samples per Second)。
3)量化误差(Quantizing Error) 由于AD的有限分辩率而引起的误差,即有限分辩率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD(理想AD)的转移特性曲线(直线)之间的最大偏差。通常是1 个或半个最小数字量的模拟变化量,表示为1LSB、1/2LSB。
4)偏移误差(Offset Error) 输入信号为零时输出信号不为零的值,可外接电位器调至最小。
5)满刻度误差(Full Scale Error) 满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差。
6)线性度(Linearity) 实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移,不包括以上三种误差。
其他指标还有:绝对精度(Absolute Accuracy) ,相对精度(Relative Accuracy),微分非线性,单调性和无错码,总谐波失真(Total Harmonic Distotortion缩写THD)和积分非线性。
3. DA转换器
DA转换器的内部电路构成无太大差异,一般按输出是电流还是电压、能否作乘法运算等进行分类。大多数DA转换器由电阻阵列和n个电流开关(或电压开关)构成。按数字输入值切换开关,产生比例于输入的电流(或电压)。此外,也有为了改善精度而把恒流源放入器件内部的。一般说来,由于电流开关的切换误差小,大多采用电流开关型电路,电流开关型电路如果直接输出生成的电流,则为电流输出型DA转换器。此外,电压开关型电路为直接输出电压型DA转换器。
1)电压输出型(如TLC5620)
电压输出型DA转换器虽有直接从电阻阵列输出电压的,但一般采用内置输出放大器以低阻抗输出。直接输出电压的器件仅用于高阻抗负载,由于无输出放大器部分的延迟,故常作为高速DA转换器使用。
2)电流输出型(如THS5661A)
电流输出型DA转换器很少直接利用电流输出,大多外接电流—电压转换电路得到电压输出,后者有两种方法:一是只在输出引脚上接负载电阻而进行电流—电压转换,二是外接运算放大器。用负载电阻进行电流—电压转换的方法,虽可在电流输出引脚上出现电压,但必须在规定的输出电压范围内使用,而且由于输出阻抗高,所以一般外接运算放大器使用。此外,大部分CMOS DA转换器当输出电压不为零时不能正确动作,所以必须外接运算放大器。当外接运算放大器进行电流电压转换时,则电路构成基本上与内置放大器的电压输出型相同,这时由于在DA转换器的电流建立时间上加入了达算放入器的延迟,使响应变慢。此外,这种电路中运算放大器因输出引脚的内部电容而容易起振,有时必须作相位补偿。
3)乘算型(如AD7533)
DA转换器中有使用恒定基准电压的,也有在基准电压输入上加交流信号的,后者由于能得到数字输入和基准电压输入相乘的结果而输出,因而称为乘算型DA转换器。乘算型DA转换器一般不仅可以进行乘法运算,而且可以作为使输入信号数字化地衰减的衰减器及对输入信号进行调制的调制器使用。
4)一位DA转换器
一位DA转换器与前述转换方式全然不同,它将数字值转换为脉冲宽度调制或频率调制的输出,然后用数字滤波器作平均化而得到一般的电压输出(又称位流方式),用于音频等场合。
4. DA转换器的主要技术指标:
1)分辩率(Resolution) 指最小模拟输出量(对应数字量仅最低位为‘1’)与最大量(对应数字量所有有效位为‘1’)之比。
2)建立时间(Setting Time) 是将一个数字量转换为稳定模拟信号所需的时间,也可以认为是转换时间。DA中常用建立时间来描述其速度,而不是AD中常用的转换速率。一般地,电流输出DA建立时间较短,电压输出DA则较长。
其他指标还有线性度(Linearity),转换精度,温度系数/漂移。
(1) 转换时间和转换速率
转换时间A/D完成一次转换所需要的时间。转换时间的倒数为转换速率。
(2)分辨率
A/D转换器的分辨率习惯上用输出二进制位数或BCD码位数表示
1)
逐次逼近型A/D转换器:在精度、速度和价格上都适中,是最常用的A/D转换器件。
2)
双积分A/D转换器:具有精度高、抗干扰性好、价格低廉等优点,但转换速度慢,近年来在单片机应用领域中也得到广泛应用。
3)
∑—△式A/D转换器:它具有积分式与逐次逼近式ADC的双重优点,它对工业现场的串模干扰具有较强的抑制能力,不亚于双积分ADC,它比双积分ADC有较高的转换速度。与逐次逼近式ADC相比,有较高的信噪比,分辨率高,线性度好,不需要采样保持电路。
什么是24位高精度a\/d转换芯片
你要的是这个吗?AD574 ADS7804 ADS7804 为12 位的A\/D 转换器,分辨率高、转换速度快,而且接口方便,电路简单、应用 灵活
不要那么专业的介绍一下TLC2543AD转换,论文需要。谢谢
TLC2543是德州仪器公司生产的12位开关电容型逐次逼近模数转换器,它具有三个控制输入端,采用简单的3线SPI串行接口可方便地与微机进行连接,是12位数据采集系统的最佳选择器件之一。TLC2543与外围电路的连线简单,三个控制输入端为CS(片选)、输入\/输出时钟(I\/O CLOCK)以及串行数据输入端(DATA INPUT)。片...
单片机,与adc0808的连接,编程问题?
在心电采集系统的应用中,AD574作为12位A\/D转换芯片,与AT89S51单片机的接口是关键。AD574是美国Analog Device公司生产的逐次逼近式A\/D转换器,其内部集成转换时钟、参考电压源和三态输出锁存器,可直接接微机总线进行接口。具有12位分辨率,转换时间仅需25μs,非常适用于心电信号的高精度采集。AD574的...
DA是什么意思?
通信和检测等领域发挥着重要作用。它们将模拟信号转换为数字信号,以便于计算机处理,然后再将数字信号转换回模拟信号,以供执行机构使用。为确保系统处理结果的精确度,AD和DA转换器必须具有足够的转换精度和速度。随着集成技术的发展,已经研制出许多高性能的单片和混合集成型AD和DA转换器。
AD9280替代哪个型号?有哪个没有出过问题,而且有经过测试过的呢?
一款单芯片、8位、(ADC)32 MSPS模数转换器(ADC),单电源供电,内置一个片内采样保持放大器和基准电压源,动能世纪。目前这颗芯片有DP9280\/DP9708完全替代它,而且有经过高低温测试,产品已走过成熟阶段。参考资料:http:\/\/blog.sina.com.cn\/s\/blog_6e7ebfde0100mqfv.html ...
A\/D发展历史
便携式电子产品广泛应用,要求A\/D转换器功耗尽可能低。当时A\/D转换器功耗为mW级,而今已降至μW级。A\/D转换器的转换精度和速度也在持续提升。目前,A\/D转换器转换速度已达到数百MSPS,分辨率达到24位。这些技术进步推动了数字系统在各个领域的广泛应用,满足了对信号转换效率和精度日益增长的需求。
照相机cmos是什么意思?
照相机的CMOS指的是照相机传感器上的CMOS芯片,它是照相机的关键部件之一。CMOS芯片上布满许多光敏元件(像素),当光线照射到这些像素时,它们会转换为数字信号,通过连续的AD转换器处理,并存储到相机内存中。因此,CMOS芯片的质量将直接影响照片的质量。CMOS和CCD都是照相机传感器上常用的两种技术,它们都...
A\/D基本概念
为了提高系统性能指标,数字计算机技术被广泛应用于信号处理中。然而,实际操作中,系统对象往往以模拟量形式存在(如温度、压力、位移、图像等)。为使计算机或数字仪表能识别、处理这些信号,需要将模拟信号转换为数字信号;同时,处理后的数字量往往需要转化为模拟信号以供执行机构接受。因此,模数转换器(A...
arm单片机和avr、51有什么区别?
FPGA的编程无须专用的FPGA 编程器,只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时,只需换一片EPROM即可。这样,同一片FPGA,不同的编程数据,可 以产生不同的电路功能。因此,FPGA的使用非常灵活。可以说,FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。目前FPGA的品种很 多,...
什么是单片机的初始化程序?
单片机的初始化程序就是对一些特定的功能模块进行初始设置的程序,如定时器初始化程序,通过初始化程序来设置一些寄存器的值,达到该功能模块实现特殊功能的目的。单片机编程中经常用到的初始化程序有:1、端口初始化程序;2、定时器初始化程序;3、AD模块初始化程序;4、晶振初始化程序;5、串口初始化程...