A／D变换类型

　　在科研、生产中，要经常进行模拟量的测量和控制。为了对温度、压力、流量、速度、位移等物理量进行测量和控制，都是通过各种传感器把上述物理量转换成模拟物理量的电信号，即模拟电信号；将模拟电信号经过处理并转换成计算机能识别的数字量，送进计算机，这就是A／D变换过程或称为数据采集。目前大部分传感器输出的仍是电压或电流等模拟信号，所以往往需要将这些模拟信号转换成易于处理和存储的数字信号。

　　现在常用的A／D转换器（Analog－Digital Convert，ADO）有：积分型、逐次逼近型、并行比较型，∑—△型和流水线型等转换器。

　　1．积分型A／D转换器

　　积分型AID转换器如图1所示，输入端采用积分器，所以对高频噪声和固定的低频干扰如50Hz或60Hz有很强的抑制能力。积分型模数转换器的采样速度和带宽都非常低，转换速率在12位时为100～300samples／s，但它们的可以做得很高，分辨率可高达22位，主要应用于低速、精密测曩等领域。

　　图1 积分型A／D转换器

　　2．逐次逼近型A／D转换器

　　逐次逼近型A／D转换器如图2所示，是应用非常广泛的A／D转换方式。它由比较器、D／A转换器、比较寄存器SAR、时钟发生器及逻辑控制电路组成。

　　图2 逐次逼近型A／D转换器

　　这种A／D转换器速度较高，可达1Msps，适用于中速率而分辨率要求较高的场合。与其他A／D相比，功耗相当低，在分辨率低于12位时，价格较低；在高于14位分辨率情况下，价格较高。

　　3．并行比较型A／D转换器

　　并行比较型A／D转换器如图3所示，是现今速度快的A／D转换器，采样速率在1Gsps以上，又称为闪烁型A／D转换器，它主要由电阻分压网络、比较器、编码器等组成。这种结构的A／D转换器由于不用逐次比较，所有位的转换同时完成，所以速度大为提高。

　　图3 并行比较型A／D转换器

　　这种A／D转换器速度是快的，但是由于本身的结构特点，导致分辨率不高、功耗大、成本高。这是因为要提高一位分辨率（使输出数字量增加一位），便意味着编码器的输入要增加一倍，这时精密电阻数量就要增加一倍，比较器也近似增加一倍。还有就是结构重复的并行比较器之间任何失配都会造成静态误差，比较器的亚稳态还会产生闪烁码温度计气泡，所以只适用于速度要求特别高的领域，如视频A／D转换器等。

　　4．∑-△（增量）调制型A／D转换器

　　∑—△调制型A／D转换器又称为过采样A／D转换器，如图4所示。它的分辨率高，主要应用于高数据采集系统，特别是数字音响系统、多媒体、地震勘探仪器、声纳等电子测量等领域。

　　图4 ∑－△调制型A／D转换器

　　5．流水线型A／D转换器

　　为兼顾高速率和高的要求，流水线结构的A／D转换器应运而生。这种A／D转换器如图5所示，它结合了串行和闪烁型ADO的特点，采用基于流水线结构（pipeline）的多级转换技术，各级模拟信号之间并行处理，能得到较高的转换速度为100Msps；利用数字校正电路对各级误差进行校正，保证有较高的；所用器件数目与转换位数成正比，可有效地控制功耗和成本。

　　本实例采用的是流水线结构的12位模一数转换器（ADO）。

　　图5 流水线型A／D转换器

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