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adc [2022/11/10 13:53] gongyu |
adc [2022/12/02 10:33] (当前版本) zili |
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| [[acdlearning|模拟电路工程化设计大师课]] | [[acdlearning|模拟电路工程化设计大师课]] | ||
| - | ## 第三节：讲讲模数转换器 - ADC | + | ## 第二节：高速ADC的关键技术指标 |
| ADC是Analog-to-Digital Converter的缩写，即模拟/数字转换器，我们简称为模数转换器。用于将模拟信号，比如温度、压力、电压、电流、距离或光强度等实际电信号转换成数字信号，然后，系统可以处理、控制、计算、传输或存储此数字表示，ADC多应用于传感器信号采集，是涉及到模拟信号的数字电路中不可或缺的器件。目前许多[[MCU]]与几款高端[[FPGA]]已经将ADC集成在了芯片内部。 | ADC是Analog-to-Digital Converter的缩写，即模拟/数字转换器，我们简称为模数转换器。用于将模拟信号，比如温度、压力、电压、电流、距离或光强度等实际电信号转换成数字信号，然后，系统可以处理、控制、计算、传输或存储此数字表示，ADC多应用于传感器信号采集，是涉及到模拟信号的数字电路中不可或缺的器件。目前许多[[MCU]]与几款高端[[FPGA]]已经将ADC集成在了芯片内部。 | ||
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| 基于输入模拟信号的满量程最大值、ADC的基准电压，以及ADC的位数，就可以计算出ADC量化后1个LSB能够分辨的模拟信号的最小值。比如我们采用1.024V作为ADC的基准电压，12位的ADC，一个最低有效位能够分辨的模拟信号的幅度为1.024V ÷ 4096 = 250μV。 | 基于输入模拟信号的满量程最大值、ADC的基准电压，以及ADC的位数，就可以计算出ADC量化后1个LSB能够分辨的模拟信号的最小值。比如我们采用1.024V作为ADC的基准电压，12位的ADC，一个最低有效位能够分辨的模拟信号的幅度为1.024V ÷ 4096 = 250μV。 | ||
| {{ :adcterm3.png |}}<WRAP centeralign>ADC单极输入时的满量程范围</WRAP> | {{ :adcterm3.png |}}<WRAP centeralign>ADC单极输入时的满量程范围</WRAP> | ||
| - | {{ :adcterm5.png |}}<WRAP centeralign>LSB电压vs分辨率和参考电压1</WRAP> | ||
| - | {{ :adcterm6.png |}}<WRAP centeralign>LSB电压vs分辨率和参考电压2</WRAP> | ||
| - | {{drawio>adclsbvsresolution.png}} | + | <WRAP centeralign>表 LSB电压和分辨率及参考电压的关系</WRAP> |
| + | ^ |1.024V|1.25V|2.048V|2.5V|3.0V|3.3V|5V| | ||
| + | |8bits|4mV|4.88mV|8mV|9.76mV|11.7mV|12.9mV|19.5mV| | ||
| + | |10bits|1mV|1.22mV|2mV|2.44mV|2.93mV|3.22mV|4.88mV| | ||
| + | |12bits|250µV|305µV|500µV|610µV|732µV|806µV|1.22mV| | ||
| + | |14bits|52.5µV|76.3µV|125µV|152.5µV|183µV|201µV|305µV| | ||
| ADC的采样时钟的抖动也会影响到采样后信号的信噪比，信噪比的大小还与输入信号的频率有关，因此要采集高频率的模拟信号，对ADC采样时钟的要求也相应提高，否则由于时钟的抖动导致的信噪比的降低，会使得采用高分辨率的ADC失去了意义。 | ADC的采样时钟的抖动也会影响到采样后信号的信噪比，信噪比的大小还与输入信号的频率有关，因此要采集高频率的模拟信号，对ADC采样时钟的要求也相应提高，否则由于时钟的抖动导致的信噪比的降低，会使得采用高分辨率的ADC失去了意义。 | ||
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| #### 2.4 Σ-Δ型ADC | #### 2.4 Σ-Δ型ADC | ||
| + | [[sigma_delta_adc|Σ-Δ型ADC]] | ||
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| Σ-Δ型ADC是现代语音频带、音频和高分辨率精密工业测量应用所青睐的转换器。它通常包括两个模块：Σ-Δ调制器和数字信号处理模块，后者通常是数字滤波器。因为它高度数字化的架构，非常适合现代细线CMOS工艺，因而允许轻松添加数字功能，而又不会显著增加成本。成为当今信号采集和处理系统设计人员的工具箱中必不可少的基本器件。 | Σ-Δ型ADC是现代语音频带、音频和高分辨率精密工业测量应用所青睐的转换器。它通常包括两个模块：Σ-Δ调制器和数字信号处理模块，后者通常是数字滤波器。因为它高度数字化的架构，非常适合现代细线CMOS工艺，因而允许轻松添加数字功能，而又不会显著增加成本。成为当今信号采集和处理系统设计人员的工具箱中必不可少的基本器件。 | ||
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| - {{:High-Speed-ADC-Portfolio.pdf|}} | - {{:High-Speed-ADC-Portfolio.pdf|}} | ||
| - {{:high-speed-signal-chain.pdf|}} | - {{:high-speed-signal-chain.pdf|}} | ||
| + | - [[https://www.analog.com/media/cn/technical-documentation/application-notes/AN-282_cn.pdf|֑采样数据系统基本原理]] | ||
| + | - [[https://www.analog.com/media/cn/technical-documentation/application-notes/AN-342_cn.pdf|高速、高精度处理模拟信号]] | ||
| + | - [[https://www.analog.com/media/cn/technical-documentation/application-notes/AN-388_cn.pdf|使用Σ-Δ转换器第一部分]] | ||
| + | - [[https://www.analog.com/media/cn/technical-documentation/application-notes/AN-389_cn.pdf|使用Σ-Δ转换器第一部分]] | ||
| + | - [[https://www.analog.com/media/cn/technical-documentation/application-notes/AN-283_cn.pdf|Σ-Δ型ADC和DAC]] | ||
| + | - [[https://hackaday.com/2016/05/05/analog-to-digital-conversion/|ANALOG TO DIGITAL CONVERTER (ADC): A TRUE UNDERSTANDING]] | ||