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)时价格便宜,但高精度(>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。

AD转化器分类及特点和选用的更多相关文章

  1. jQuery源码分析系列(36) : Ajax - 类型转化器

    什么是类型转化器? jQuery支持不同格式的数据返回形式,比如dataType为 xml, json,jsonp,script, or html 但是浏览器的XMLHttpRequest对象对数据的 ...

  2. SpringMVC09异常处理和类型转化器

    public class User { private String name; private Integer age; public String getName() { return name; ...

  3. 自定义Retrofit转化器Converter

    我们来看一下Retrofit的使用 interface TestConn { //这里的Bitmap就是要处理的类型 @GET("https://ss0.baidu.com/73F1bjeh ...

  4. struts2类型转化器详解(带例子)

    Struts2有两种类型转化器: 一种局部,一种全局. 如何实现: 第一步:定义转化器 第二部:注册转化器 下面做一个局部类型转化器的实例. 我们在上面一片日志说过有个变量date类型的.只有我们输入 ...

  5. 多表数据转化器MTDC

    需求 根据配置文件的映射规则,将一种模型和数据映射成另外一种模型和数据.如图: 其中,a1,b1,c1,d1为表主键,关系:A.a1=B.b1=C.c2=D.d1 解决思路 解析模型配置文件,将每个转 ...

  6. flask之web网关、三件套、配置、路由(参数、转化器及自定义转化器)、cbv、模板语言、session

    目录 1.wsgiref.py 2.werzeug.py 3.三件套 4.配置文件 5.路由本质 6.cbv.py 7.路由转化器 8.自定义转化器 9.模板语言 10.session原理 11.te ...

  7. flask中的endpoint、自定义转化器、与djnago中session区别、利用装饰器实现登录认证

    flask路由中的endpoint 与自定义转化器 ''' endpoint主要用于 反向解析, 例如:login函数中配的路由是/login,其中endpoint='lg' 则在其他函数,可以用 u ...

  8. SpringBoot(十七):SpringBoot2.1.1数据类型转化器Converter

    什么场景下需要使用类型化器Converter? springboot2.1.1在做Restful Api开发过程中往往希望接口直接接收date类型参数,但是默认不加设置是不支持的,会抛出异常:系统是希 ...

  9. springboot(四).配置FastJson自定义消息转化器

    配置FastJson自定义消息转化器 一.fastJson简介 fastJson是阿里巴巴旗下的一个开源项目之一,顾名思义它专门用来做快速操作Json的序列化与反序列化的组件.它是目前json解析最快 ...

随机推荐

  1. jQuery---offset方法和position方法

    offset方法和position方法 获取元素的相对于document的位置 //获取元素的相对于document的位置 $(".son").offset(); console. ...

  2. 【MVC+EasyUI实例】对数据网格的增删改查(上)

    前言 此案例是针对之前做的一个小例子的后台框架的修改,从以前的三层框架改为现在的MVC框架,也是做了一次MVC和EasyUI的结合,分为2篇文章来阐述. 界面如下: 点击"添加"按 ...

  3. 安装Gitlab到CentOS(YUM)

    运行环境 系统版本:CentOS Linux release 7.3.1611 (Core) 软件版本:Gitlab-ce-11.10.1 硬件要求:最低2核4GB,建议4核8GB 安装过程 1.安装 ...

  4. Visionpro学习笔记(壹)

    注册4年,第一次发了随笔.我的博客将主要涉及到visionPro软件的学习,labview数据采集方面的思考,c#及VS的学习 此随笔系列主要是关于VisionPro(以后简称VP)的学习及使用. 近 ...

  5. spring gzip 静态压缩优化

    HTTP 压缩可以大大提高浏览网站的速度,它的原理是,在客户端请求网页后,从服务器端将网页文件压缩,再下载到客户端,由客户端的浏览器负责解压缩并浏览.相对 于普通的浏览过程HTML ,CSS,Java ...

  6. 框架里增加.env文件的作用

    在实际开发中我们常常遇到这样的问题,就是开发地点不固定,这就造成了我们需要频繁的更改数据库配置,给开发工作造成了麻烦,.env环境文件的出现解决了这个麻烦,我们只需要在不同的工作地点配置好.env文件 ...

  7. 哈夫曼树 动态数组的使用vector

    问题描述 Huffman树在编码中有着广泛的应用.在这里,我们只关心Huffman树的构造过程. 给出一列数{pi}={p0, p1, …, pn-1},用这列数构造Huffman树的过程如下: 1. ...

  8. pillow 模块

    pillow模块 图片处理 中文文档 安装 pip install Pillow 对图片旋转90度显示 from PIL import Image im=Image.open("t.jpg& ...

  9. ansible-jinjia2模板

    1. 含义 是基于python的模板引擎,包含变量和表达式两部分,这两者在模板求值的时候会被替换为值: 模板中还有标签,控制模板的逻辑 2. 基础语法 - 模板的表达式都包含在分隔符"{{ ...

  10. [POI2013] LAN-Colorful Chain - 桶

    给定一个序列,求有多少个子串使得 \(c_i\) 这个数在这个序列中出现了 \(l_i\) 次,且不存在其它的数. Solution 滑动窗口搞一下 #include <bits/stdc++. ...