导读：ACD又称模数转化器，是将模仿接连改变信号变换为数字离散信号的新式电子元件。小编带我们了解ADC的原理，究其竟是如何将模仿信号转变为数字信号的。
ADC原理——什么是ADC
将模仿信号转化成数字信号的电路，称为模数转化器(简称ADC)，A/D转化的作用是将时刻接连、幅值也接连的模仿量转化为时刻离散、幅值也离散的数字信号，因而，A/D转化一般要经过取样、坚持、量化及编码4个进程。在实践电路中，这些进程有的是兼并进行的，例如，取样和坚持，量化和编码往往都是在转化进程中一起完结的。
ADC原理——取样与坚持
取样是将随时刻接连改变的模仿量转化为时刻离散的模仿量。取样进程示意图如图1所示。图1为取样电路结构，其间，传输门受取样信号S(t)操控，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，传输门封闭，输出信号vO(t)=0。电路中各信号波形如图2所示。
图1：取样电路结构
图2：信号波形
经过剖析能够看到，取样信号S(t)的频率愈高，所获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，为确保有适宜的取样频率，它有必要满意取样定理。
取样定理：设取样信号S(t)的频率为fs，输入模仿信号v1(t)的最高频率重量的频率为fimax，则fs与fimax有必要满意下面的联系fs≥2fimax，工程上一般取fs>(3～5)fimax。
将取样电路每次获得的模仿信号转化为数字信号都需求必定时刻，为了给后续的量化编码进程供给一个安稳值，每次获得的模仿信号有必要经过坚持电路坚持一段时刻。
取样与坚持进程往往是经过取样-坚持电路一起完结的。取样-坚持电路的原理图及输出波形如图3所示。
图3取样-坚持电路
图4 取样-坚持电路波形图
电路由输入放大器A1、输出放大器A2、坚持电容CH和开关驱动电路组成。电路中要求A1具有很高的输入阻抗，以削减对输入信号源的影响。为使坚持阶段CH上所存电荷不易泄放，A2也应具有较高输入阻抗，A2还应具有低的输出阻抗，这样能够进步电路的带负载才能。一般还要求电路中AV1·AV2=1。
现结合图4来剖析取样-坚持电路的作业原理。在t=t0时，开关S闭合，电容被敏捷充电，因为AV1·AV2=1，因而v0=vI，在t0～t1时刻距离内是取样阶段。在t=t1时刻S断开。若A2的输入阻抗为无穷大、S为抱负开关，这样可以为电容CH没有放电回路，其两头电压坚持为v0不变，图11.8.2(b)中t1到t2的平整段，便是坚持阶段。
取样-坚持电路以由多品种型的单片集成电路产品。如双极型工艺的有AD585、AD684;混合型工艺的有AD1154、SHC76等。
ADC原理—— 量化与编码
数字信号不仅在时刻上是离散的，并且在幅值上也是不接连的。任何一个数字量的巨细只能是某个规则的最小数量单位的整数倍。为将模仿信号转化为数字量，在A/D转化进程中，还有必要将取样-坚持电路的输出电压，按某种近似方法归化到相应的离散电平上，这一转化进程称为数值量化，简称量化。量化后的数值最终还需经过编码进程用一个代码表明出来。经编码后得到的代码便是A/D转化器输出的数字量。
量化进程中所取最小数量单位称为量化单位，用△表明。它是数字信号最低位为1时所对应的模仿量，即1LSB。
在量化进程中，因为取样电压不必定能被△整除，所以量化前后不可避免地存在差错，此差错称之为量化差错，用ε表明。量化差错属原理差错，它是无法消除的。A/D 转化器的位数越多，各离散电平之间的差值越小，量化差错越小。
量化进程常选用两种近似量化方法：只舍不入量化方法和四舍五入的量化方法。
Ⅰ.只舍不入量化方法
以3位A/D转化器为例，设输入信号v1的改变规模为0～8V，选用只舍不入量化方法时，取△=1V，量化中缺乏量化单位部分放弃，如数值在0～1V之间的模仿电压都当作0△，用二进制数000表明，而数值在1～2V之间的模仿电压都当作1△，用二进制数001表明……这种量化方法的最大差错为△。
Ⅱ.四舍五入量化方法
如选用四舍五入量化方法，则取量化单位△=8V/15，量化进程将缺乏半个量化单位部分放弃，关于等于或大于半个量化单位部分按一个量化单位处理。它将数值在0～8V/15之间的模仿电压都当作0△对待，用二进制000表明，而数值在8V/15～24V/15之间的模仿电压均当作1△，用二进制数001表明等。
Ⅲ.比较
选用前一种只舍不入量化方法最大量化差错│εmax│=1LSB,而选用后一种有舍有入量化方法│εmax│=1LSB/2，后者量化差错比前者小，故为大都A/D转化器所选用。
A/D转化器的品种许多，按其作业原理不同分为直接A/D转化器和直接A/D转化器两类。直接A/D转化器可将模仿信号直接转化为数字信号，这类A/D转化器具有较快的转化速度，其典型电路有并行比较型A/D转化器、逐次比较型A/D转化器。而直接A/D转化器则是先将模仿信号转化成某一中心电量(时刻或频率)，然后再将中心电量转化为数字量输出。此类A/D转化器的速度较慢，典型电路是双积分型A/D转化器、电压频率转化型A/D转化器。
总结：ADC经过取样坚持，量化和编码中是将时刻接连、幅值也接连的模仿量转化为时刻离散、幅值也离散的数字信号。
