数据采集与智能仪器2016_ch4_yjs_ADC

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实验室仪器数据自动采集系统的分析与设计研究

实验室仪器数据自动采集系统的分析与设计研究作者：黄莜武斌李明明来源：《中国管理信息化》2020年第18期[摘要]本文以实验室中的原始检测数据为研究对象，分析和设计检测过程原始数据的自动采集功能，实现检测仪器设备的原始数据自动获取、自动数据解析、自动数据存储。

系统根据具体的文件进行不同的分析，提取文件内容及图片等，解决数据源的多样性、数据协议复杂与多變等问题，实现采集数据、系统管理等数据展示，满足检测机构对数据安全性和海量存储等要求。

[关键词]实验室;原始检测数据;自动采集;数据共享doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.18.087[中图分类号]TP315 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194（2020）18-0-041; ; ;实验室仪器数据自动采集系统概述近年来，国内各监测机构不同程度地使用了实验室信息管理系统（LIMS），将检测工作质量保障的各种要素，如人、机、料、法、环整合在一个系统平台上。

LIMS系统业务流程上的标准化和信息化大幅度提高了检测机构的业务能力，但也暴露了仪器设备原始数据收集方式传统、效率低、错误率高、易篡改等问题，制约了检测机构持续高速发展。

然而纵观检测行业，仪器设备数量之多、种类之繁，即使针对同一项目进行检测的仪器设备，由于制造商不同，输出的数据也千差万别，导致仪器设备数据采集难度大、费用居高不下，甚至形成了有价无市的局面。

实验室仪器数据自动采集系统（Automatic Data Acquisition System，ADAS）是为检测领域提供的仪器设备数据自动采集及应用系统，致力于检测领域中各类仪器设备数据自动采集，提供统一数据采集接入接口，全面覆盖所有数据源，通过构建智能数据解析服务中心，使各类仪器设备数据协议简单化、标准化，为数据使用方提供规范统一的目标数据，让整个数据采集过程更便捷、更高效、更准确、更安全。

实验室仪器数据自动采集系统以常用的计算机和通信技术为基础，实现实验室设备的采集数据信息交换和共享。

AD系列数据采集器

AD系列数据采集器报价书产品说明一、概述AD2014-ICJ是一款中高档的高速模拟量采集，在原来AD2010基础上于2013年底升级开发投入市场。

AD2014-ICJ具有32通道模拟量输入，输入采用100k 采样速率的12位AD转换器，每输入通道有防雷、静电保护，输入信号可以为0-20mA电流信号，输出总线为RS485，输出高速光偶隔离并有防雷、静电保护，有效降低通讯对数据采集的干扰。

设计上还通过使用外部看门狗，表面贴装工艺和单点共地技术提高系统稳定性。

二、技术参数分辨率-------------------------------------------------------------12位输入通道--------------------------------------------------------------32输入信号------------------------------------------------------0-20mA输入保护--------------------------------------------------防雷，静电准确度------------------------------------------------------------±0.1%零漂移---------------------------------------------------------- ±3uV/℃采集速率---------------20次/秒（32通道），950次/秒（1通道）。

【通道数可配置】输出---------------------------------------------------------光隔RS485输出保护---------------------------------------------------防雷，静电电源-------------------------------------12~24V(AC/DC),标准24AC【DC有反接保护】功耗--------------------------------------------------------------- <0.6W工作温度-----------------------------------------------------0℃~+70℃存储温度------------------------------------------------ -20℃~+85℃相对湿度------------------------------------- 5%~95%RH (不凝露)尺寸------------------------------------------------------115*90*40mm三、人机界面1、输入指示：当输入信号超过满量程一半时，相应通道LED 点亮，否则熄灭。

仪器设备检测数据自动采集项目设计方案

仪器设备检测数据自动采集项目( 汇报材料 )2017年 2月1项目实施背景近年来，随着“中国制造2025”以及“互联网＋”的提出，信息化、智能化、网络化将成为实验室信息化建设的主流方向。

目前，公司在互联网技术、产业以及跨界融合等方面取得了积极进展，已具备加快推进实验室与互联网融合发展的坚实基础，食品/环保/化学作为公司的核心检测业务，也必须走“互联网+检测”的信息化改革，通过信息技术来改造业务流程，实现公司食品/环保/化学中心实验室的全面信息化、智能化、网络化。

2项目目标本项目计划通过将公司分布在全国的食品/环保/化学业务实验室的仪器设备进行网络通讯改造，实现全部仪器设备互联互通，构成仪器设备一张内部网络，在此基础上，实现仪器设备检测数据的自动化采集和分析，将检测结果自动填充到电子化的原始记录模板上，大大提高实验室的生产效率，节省人力资源投入。

通过仪器设备检测数据的自动化采集和分析，可以进一步提高检测数据的准确性，避免人为抄录引起数据的缺漏导致的错误；同时，可以实现数据来源的可追溯，数据来之于哪个实验室、哪个仪器设备、哪个时间点产生的，一目了然。

通过该项目的实施，可以进一步提升公司在实验室管理的信息化、自动化、智能化水平，打造出公司在“中国制造2025”以及“互联网＋”的应用标杆，为公司在对外宣传上树立品牌影响力。

3解决思路3.1全国食品/环保/化学实验室现状3.1.1全国食品/环保/化学实验室分布目前，食品、环保、化学实验室共有22个，其中食品检测中心实验室数量占比达41%，且食品检测中心各实验室中郑州实验室业务量最大。

化学分析中心，各实验室设备数量广州本部居首位。

下面是实验室的详细分布情况：3.1.2全国食品/环保/化学实验室设备分析经过筛查，各中心可进行数据自动采集改造的设备如下图所示（其中，“其他”类包括大型仪器的检测器、采样设备、现场检测设备等）。

各类型设备品牌数目一览仪器类型品牌数量数量示意ICP-MS安捷伦 1赛默飞 1ICP-OES安捷伦 3Perkin Elmer 1X射线衍射仪日本理学 2X射线荧光光谱仪岛津7 赛默飞 1 斯派克 1红外测油仪华夏科创（国产） 4 离子色谱赛默飞7电子天平梅特勒-托利多31 双杰（国产） 5 沈阳天平（国产） 4岛津 1气相色谱安捷伦17 天美（国产） 3岛津 1 武汉恒信（国产） 1气质联用安捷伦21 岛津 4 赛默飞 2液相色谱Waters 8 岛津 4 赛默飞 1液质联用Waters 3 AB Sciex 1 安捷伦 1荧光分光光度计岛津 1原子吸收安捷伦13 Perkin Elmer 4 赛默飞 2原子荧光吉天（国产）11紫外分光岛津11赛默飞 2安捷伦 1 普析（国产） 1由统计结果可知：1、大化学板块三大中心实验室主要设备类型与品牌很大比例是一致的。

ADC功能安全校验装置和方法、CMOS图像传感器、参考像素单元[发明专利]

专利名称：ADC功能安全校验装置和方法、CMOS图像传感器、参考像素单元
专利类型：发明专利
发明人：宋博,于奇,李靖,王勇
申请号：CN202011042997.9
申请日：20200928
公开号：CN112165586A
公开日：
20210101
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种ADC功能安全校验装置和方法、CMOS图像传感器、参考像素单元，包括自检信号发生单元、DAC单元、参考像素单元以及判断单元，所述自检信号发生单单元用于输出ADC自检数字信号给所述DAC单元以及所述判断单元，所述DAC单元将所述ADC自检数字信号转换成模拟信号并发送给所述参考像素单元，所述参考像素单元输出对应的电压信号给CMOS图像传感器中的列级ADC，所述列级ADC输出待检数字信号给所述判断单元，最后，所述判断单元基于所述ADC自检数字信号和所述待检数字信号判断所述列级ADC是否发生故障。

申请人：成都微光集电科技有限公司,电子科技大学
地址：610041 四川省成都市高新区天府大道中段1268号1栋3层22、23号
国籍：CN
代理机构：上海思微知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：曹廷廷
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GJY-T-4轨道检查仪数据采集分析系统使用说明书

GJY-T-4轨道检查仪数据采集分析系统使用说明书成都四方瑞邦测控科技有限责任公司ChengDu SiFang Railway-helper Observe And Control Science Co.,LtdCopyright ? 成都四方瑞邦测控科技有限责任公司中南大学交通装备研究所成都四方瑞邦测控科技有限责任公司 Tel (Fax): 86-28-87075088ChengDu SiFang Railway-helper Observe And Control Science Co.,Ltd 概述 ..................................................................... ........................................................................ .................... 2 使用注意事项 ..................................................................... ........................................................................ ..... 2 仪器连接说明 ..................................................................... ........................................................................ ..... 2 程序主菜单界面 ..................................................................... .........................................................................3 系统服务界面 ..................................................................... ............................................................................. 3 状态监测界面 ..................................................................... ........................................................................ ..... 4 记录资料界面 ..................................................................... ........................................................................ ..... 4 系统设置界面 ..................................................................... ........................................................................ ..... 6 传感器标定选择界面 ..................................................................... .................................................................. 6 传感器零点标定界面 ..................................................................... .................................................................. 7 资料设置 ..................................................................... ........................................................................ ............. 8 日期、时间设定界面 ..................................................................... .................................................................. 9 设置标准界面 ..................................................................... ........................................................................... 10 格式化存储器界面 ..................................................................... .. (10)系统设置查看界面 ..................................................................... .. (11)轨道检查参数输入界面 ..................................................................... ............................................................ 11 轨道检查界面 ..................................................................... ........................................................................ ... 12 电源电压低提示界面 ..................................................................... ................................................................ 16 关闭系统界面 ..................................................................... ........................................................................ ... 17 电源充电 ..................................................................... ........................................................................ .. (17)1成都四方瑞邦测控科技有限责任公司 Tel (Fax): 86-28-87075088ChengDu SiFang Railway-helper Observe And Control Science Co.,Ltd 本系统包含机械和电气两部分，这里介绍的是电气部分的使用。

智能实验室自动化数据采集研究与开发

２．３．２实现检测结论自动判定机制
２．项目研究内容
本项目研究将传统实验室检测仪器重新进行技术设计、改造和整合，把原有分散独立的检测仪器改造成为具备无线数据收发能力的智能检测试验仪器，利用通讯装置或者数据结构预定义模式实现试验数据的自动传输和采集。通过数据采集系统，运用事先定义的数学公式和业务模型，将试验数据自动进行整理、加工、比对、筛选、处理，完成试验数据的自动化采集和存储，整个过程无需人工干预自动产生。同时本研究专注实验室试验数据智能一体化研究方向，将试验完毕检测仪器生成的试验数据利用报告自动生成器，通过参数配置，自动生成标准化统一格式报告。本项目研究颠覆了传统检测实验室的管理模式和资源配置方式、信息处理方式，创造了一种全新型自动化、智能化、信息化管理的检测实验室，开拓出一种实验室全新的检测数据处理方法。本项目主要围绕以下几个方面开展研究和开发工作。２．１建立深度的检测数据自动采集机制建立标准指标库和方法库：作为数据自动采集及原始记录处理支持库的标准指标库和方法库，将按照统一规范的数据结构设计建设，对外开放系统数据接口，供其他平台使用，平台建设好将对同类型信息化项目具有支持作用，缩小同类项目建设投入和实旌周期。该项工作分三个阶段实施：２．１．１．１以原始记录模板为切入点，对产品检测所涉及的检测方法进行分类、梳理；对产品标准含有的检验方法进行提取，将检测方法记录内容转化为系统所能识别的计算机表述方式。２．１．１．２将标准方法计算公式、数据处理要求、原始记录格式输入到系统平台中２．１．１－３按照产品标准要求将检测项目与检测方法进行关联，实现检验数据自动采集到报告模板中的对应模块，并实现检验项目的单项自动判定。２．２数据自动采集的实现针对不同情况采用不同的数据直接采集方式，将原始检测数据直接采集到系统平台中。包括：２．２．１基于通讯协议模式

AVANT 数据采集与信号分析仪

数据采集与分析系统技术规范

系统硬件
输入通道通道数模拟滤波数字滤波电压范围量程分辨率输入阻抗动态范围谐波失真通道匹配
采样频率传感器类型耦合方式
ICP 恒流源信噪比频率精度
单机 8, 16 通道，同步输入每通道独立的模拟抗混叠滤波器每通道独立的 160dB/Oct 数字滤波器 ±10VPEAK 0.1V, 1V, 10V 24 位模数转换器(ADC)
频谱分析
数据记录用于离线分析
频率范围最高 76800Hz
分析谱线 50、100、200、400、800、1600、3200、信号计算
6400、12800
信号计算生成用户定制的信号，在测试过程中，所
窗函数 Rectangle、Hanning、Hamming、
有信号的计算和显示均在线完成
Exponential、Bartlett、Welch、Tukey、计算方法数学计算 (加、减、乘、除、平方、指数、
触发沿上升沿、下降沿、双沿
Y1、X2、Y2 值，自动计算 POWER、ΔRMS
触发量级设定量程范围内的电压值
光标联动多个窗口的光标同步移动
无触发延时
谐波光标标记谐波，自动计算谐波失真度
触发模式超前、滞后
峰/谷值光标自动峰值/谷值探测并标记
运行模式第一帧触发后自由运行、每帧手动触发、
MI-7801 数据采集与频谱分析软件包(内含信号源) MI-7804 声学分析(声压与声功率分析) MI-7805 旋转机械与阶比分析 MI-7806 冲击波形瞬态捕捉与冲击响应谱分析 MI-7807 模态数据采集 SAS-155 液压阀计算机测试
MI-7802 数据记录与离线分析软件 SAS-160 模态分析软件 ME'scopeVES SAS-200 离线分析 AVANTCAL-100 重校验软件 (硬件校准软件)

2024年数据采集仪器市场规模分析

2024年数据采集仪器市场规模分析引言数据采集仪器是指用于收集、存储和分析数据的设备和工具。

随着技术的发展和数据需求的增加，数据采集仪器市场迅速发展。

本文将对数据采集仪器市场的规模进行分析，包括市场概况、市场规模及趋势、市场驱动因素等。

市场概况数据采集仪器市场是一个庞大且多样化的市场，涵盖了各种不同类型的仪器和设备。

数据采集仪器广泛应用于工业、医疗、农业等各个领域。

市场规模及趋势据市场研究公司的报告，数据采集仪器市场自2015年以来一直保持稳定增长的态势。

预计到2025年，市场规模将进一步扩大。

1.市场规模数据采集仪器市场规模的增长主要受到以下几个因素的推动：•技术的进步和创新：随着传感器技术的不断发展和智能化水平的提高，数据采集仪器的性能和功能得到了显著改善，进一步推动了市场需求的增长。

•数据驱动决策趋势：越来越多的企业和机构意识到数据在决策过程中的重要性，因此对数据采集仪器的需求也在增加。

•行业需求的增长：工业自动化、物联网、智能设备等行业的快速发展，对数据采集仪器的需求不断增长。

2.市场趋势–无线技术的普及：随着无线技术的快速发展，无线数据采集仪器在市场中的份额不断增加。

无线数据采集仪器具有便捷、灵活和低成本的特点，因此在某些领域会有更广泛的应用。

–云计算的兴起：随着云计算技术的不断成熟和普及，数据采集仪器与云计算的结合将进一步推动市场的发展。

通过云计算，数据采集仪器可以实现数据的远程存储、管理和分析，为用户提供更加全面和高效的服务。

–数据安全和隐私保护的重视：数据采集仪器应用中数据安全和隐私保护的问题备受关注。

随着数据泄露和滥用事件的增加，用户对数据安全和隐私保护的要求也在不断提高。

因此，数据采集仪器市场将不断加强对数据安全和隐私保护的技术研发和应用。

市场驱动因素数据采集仪器市场的发展受到许多驱动因素的影响，这些因素促使市场增长并塑造了市场的发展趋势。

1.技术进步：传感器、通信技术和云计算等技术的不断创新和进步，提升了数据采集仪器的性能和功能。

ADC测试

高速ADC测试技术ADC(Analog-to-Digital Converter)即模拟/数字转换器。

现实世界中的信号，如温度、声音、无线电波、或者图像等，都是模拟信号，需要转换成容易储存、进行编码、压缩、或滤波等处理的数字形式。

模拟/数字转换器正是为此而诞生，发挥出不可替代的作用。

高速、高精度、低功耗、多通道是ADC未来的发展趋势目前，随着数字处理技术的飞速发展，在通讯、消费电器、工业与医疗仪器以及军工产品中，对高速ADC的需求越来越多。

以通讯领域出现的新技术“软件无线电”为例，其与传统数字无线电的主要区别之一就是要求将A/D、D/A变换尽量靠近射频前端，将整个RF段或中频段进行A/D采样。

如果将A/D移到中频，那么这种系统会要求数据转换器有几十到上百兆的采样率。

同时要求数据转换器对高频信号有很小的噪音和失真，以避免小信号被频率相近的大信号所掩盖。

高精度也是ADC未来的发展趋势之一。

为满足高精度的要求，数字系统的分辨率在不断提高。

在音频领域，为了在音频处理系统中获得更加逼真的高保真声音效果，需要高精度的ADC。

在测量领域，仪表的分辨率在不断提高，电流到达nA级，电压到mV级。

目前已经出现分辨率达到28bit的ADC，同时人们也在研究更高分辨率的ADC。

低功耗已经成为人们对电子产品共有的的要求。

当SOC（片上系统）的设计者们在为散热问题头疼的时候，便携式电子产品中的开发商们也在为怎样延长电池使用时间而动脑筋。

对于使用于此的ADC而言，低功耗的重要性是显而易见的。

在某些应用中（如医学图像处理），需要多路信号并行处理的，这驱使ADC 的制造商们把多个ADC集成在一块IC上。

在这一类芯片中，如果使用传统的并行接口，将意味着数字管脚的激增，所以大都是使用了CDF （Clock-Data-Frame）的并行转串行技术。

高速AD测试中的难点高精度ADC的采样率不高，测试关键是要有高精度的信号源。

而高速ADC 测试是一项更具挑战性的工作，其中采样时钟的Jitter和高速数字接口是两个必须面对的难题。

基于NIOSII的高密度电法仪采集系统设计

基于NIOSII的高密度电法仪采集系统设计
焦阳;和思铭;朱士;王君
【期刊名称】《电测与仪表》
【年(卷),期】2016(053)006
【摘要】设计并实现了一种基于SOPC(System-on-a-Programmable-Chip)技术的嵌入式高密度电法仪采集系统,该系统通过在FPGA芯片上配置NIOSII软核处理器和相关的接口模块实现其主要硬件电路,并结合系统的软件设计同步控制三路24位ADC芯片进行采集数据,最后通过USB2.0接口芯片将采集的数据高速传输到PC机,从而实现了存储、实时显示和数据分析等功能.由于采用了SOPC、USB2.0和三通道同步控制技术,该系统具有设计灵活、数据处理速度快和扩展性好等优点.
【总页数】5页(P113-117)
【作者】焦阳;和思铭;朱士;王君
【作者单位】吉林大学仪器科学与电气工程学院,长春130061;空军航空大学,长春130022;吉林大学仪器科学与电气工程学院,长春130061;空军航空大学,长春130022;吉林大学地球探测科学与技术学院,长春130061;吉林大学仪器科学与电气工程学院,长春130061
【正文语种】中文
【中图分类】TM93;TH763
【相关文献】
1.基于 NIOSII 的电能表现场校验仪系统设计 [J], 张庆辉;崔勇;张强
2.基于CMOS图像传感器OV2610的NIOSII采集系统设计 [J], 廖红华
3.基于NIOSII指纹采集系统设计与实现 [J], 陈波;江杰
4.基于NIOSII 的 USB2．0记录仪数据采集器研制 [J], 黄辉
5.基于LabVIEW的经纬仪运动参数采集系统设计 [J], 张佳;贾文武
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比较器
CP
CP
3比特并行比较ADC原理图
第四章第四章模拟数字转换器模拟数字转换器
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当: 3/14 VREF≤ui＜5/14 VREF 时，比较器C1、C2输出为 1，CP到来后，触发器FF1 和FF2置1，编码器输出二进制码d2d1d0＝010。当: 5/14 VREF≤ui＜7/14 VREF 时，比较器 C1 、 C2 和 C3 输出为1，CP到来后，触发器 FF1 、 FF2 和 FF3 置 1 ，编码器输出为d2d1d0＝011。依次类推，可以列出ui为不同等级时，D触发器的状态以及相应的输出二进制数。
4.3 典型ADC芯片及应用举例
第四章第四章模拟数字转换器模拟数字转换器
3
4.1 概述
将模拟量（信号）转换为数字量（信号）的过程称为模拟数字转换（Analog to Digital），或称 A/D转换。能够完成这种转换的电路称为模数转换器（Analog Digital Converter），简称ADC。 A/D转换方式有多种，ADC应用的需求也千差万别，因此有种类繁多的ADC器件。仅AD公司就有 22大类、数以千计的ADC产品型号。在类型众多的ADC器件中，有多种分类方法。
A) 转换时间：指启动一次转换到转换结束所花费时间，即前面已经讨论过的TCONV。 B) 单位时间内能够转换的样本数（sps），或者能够完成的转换次数，一般与TCONV互为倒数。
目前高速ADC的转换速度已经超过2.2Gsps （Maxim MAX109），TCONV只有0.4ns左右。转换速度和分辨率难以兼顾，超高速ADC的分辨率一般不超过8bit。
1
第四章模拟数字转换器
第四章第四章模拟数字转换器模拟数字转换器
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本章内容
4.1 概述 4.2 ADC的工作原理
一、Flash型ADC 二、双斜积分型ADC 三、计数器/斜坡跟踪型ADC 四、逐次反馈比较型五、Σ-Δ调制型ADC 六、流水线型ADC（包括两步型）七、插值结构和折叠插值型ADC
第四章第四章模拟数字转换器模拟数字转换器
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一、并行比较型
原理：
利用VREF和电阻分压网络，构造出全量程范围内的所有量化比较电平，输入模拟信号ui与各个量化比较电平同时进行比较，若ui大于或小于量化比较电平，则比较器输出1或0，比较器输出经编码后形成数字信号。
特点：
直接比较、瞬时值转换和开环电路，转换速度最快，故称为闪速型（Flash）ADC。但其抗干扰能力差。虽然看上去电路简单直观，但是n bit分辨率的ADC一般需要2n－1个比较器。由于比较器是模拟器件，提高分辨率受到器件制造工艺的限制。10bit的闪速ADC少见，而12bit以上还没商用产品。
第四章第四章模拟数字转换器模拟数字转换器
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4.2 ADC的工作原理
ADC种类很多，原理各不相同。本节介绍以下七种主要类型ADC的原理、特点和技术演进路线，以便更好地了解ADC的发展和技术创新历程。
一．高速并行比较（Flash）型ADC 二．双斜积分型ADC 三．计数器（斜坡跟踪）型ADC 四．逐次反馈比较型五．Σ-Δ调制型ADC 六．流水线型ADC（包括两步型）七．插值结构和折叠插值型ADC
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转换过程以及电路中各部分的作用：
转换过程分为T0、T1和T2三相（phase） T0相：开关S2闭合，对积分电容C进行清洗；同时计数器复位，ADC输出上一次的转换结果。 T1相：开关S2断开，S1接ui，积分器对ui积分，积分时长固定为TA； T2相：开关S1接VREF，积分器对VREF反相积分；计数器开始计数，当积分器的输出过零点时，比较器输出改变，计数器停止计数。此时计数器中的计数值N就是在 T1相期间输入ui的平均值ui对应的转换结果。
输入模拟电压 ui S1
C R － + 积分器 uo CO= － + 比较器 CO
=1(uo ≤0) =0(uo >0)
逻辑控制门
定时器
n 位二进制计数器 dn -1 dn-2 d0
& 时钟输入控制门 G
CP TC
双斜积分型ADC原理电路
n 位二进制数字输出
第四章第四章模拟数字转换器模拟数字转换器
第四章第四章模拟数字转换器模拟数字转换器
5
按转换对象进行分类
转换对象是模拟信号在瞬时值转换型— 采样时刻的抽样值，亦即瞬时值。平均值转换型— 转换对象是模拟信号在一段时间内的平均值。转换电路呈开环形式，模开环比较型— 拟样本直接量化后转换成数字信号。转换电路呈闭环形式，量闭环反馈型— 化比较电平由负反馈电路提供。
按转换电路进行分类
第四章第四章模拟数字转换器模拟数字转换器
6
A／D转换器的主要技术指标
1.
分辨率
分辨率—A/D转换器所能分辨的模拟输入信号的最小变化量。设A／D转换器输出数字信号的比特数为n，满量程电压为FSR，则分辨率定义为：
分辨率 FSR 2n
（4-1）
分辨率也就是A/D转换器的最小量化单位——量阶。相对分辨率定义为：
③
④
⑤
第四章第四章模拟数字转换器模拟数字转换器
20
二、双斜（率）积分型
基本原理：先对输入模拟电压进行积分，再对与之反相
的参考电压进行积分。将电压先转换成与之成正比的时间隔，再用计数器测量时间间隔，间接得到转换结果。两次积分斜率不同，所以称为双斜积分型
T0 S2
S2
T1
－VREF 基准电压
编码器编码器
R
11/14 VREF
d2 Q6 & Q5
若: 0≤ui＜1/14 VREF，比较器输出全为0，CP到来后， 7个触发器都置0。经编码器编码后输出的二进制代码 uiui d2d1d0＝000。
当: 1/14 VREF≤ui＜3/14 VREF 时，比较器中只有 C1输出为
R
9/14 VREF
A/D转换器分辨率的高低取决于比特数的多少。因此，常用比特数n来间接表示分辨率。目前A/D转换器最高分辨率已达到28bit（TI ADS-1282）
0.1mv
第四章第四章模拟数字转换器模拟数字转换器
8
2. 量程量程— A/D转换器允许输入的模拟信号的电压范围。例如：0～5V（单极性输入）、-5V～+5V（双极性入）、0～10V、-10V～+10V等。超出此范围则产生幅度过载失真。 3. 精度量化必定产生量化误差。理论上精度分为：
相对分辨率分辨率 100% FSR 1 100% n 2
（4-2）
第四章第四章模拟数字转换器模拟数字转换器
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由式（4-1）和式（4-2），可得出A/D转换器分辨率与比特数之间的关系。
表4.1 ADC分辨率与比特数之间的关系（假设FSR为10V）位数 8 10 12 14 16 级数 256 1024 4096 16384 65536 相对分辨率（1 LSB） 0.391% 0.0977% 0.0244% 0.0061% 0.0015% 分辨率（1 LSB） 39.1mV 9.77mV 2.44mV 0.61mV 0.15mV
理想转换特性 FSR
Analog input
第四章第四章模拟数字转换器模拟数字转换器
12
B）零点漂移误差
该误差主要是放大器的偏置电压失调引起，也称为失调误差。在一定温度下偏置失调可通过补偿予以消除。但温度变化时，偏置失调又将出现。因此，零点漂移误差又称为温度漂移误差，简称温飘。
Digital output
19
关于闪速ADC的进一步讨论：
①
影响闪速ADC的转换速度有哪些因素？
比较器的翻转速度（带宽）、D触发器和编码器的时延
②
如果两个相邻的比较器之间的电压不是常数，结果会是怎样？ n bit分辨率需要2n-1个比较器，众多的模拟比较器对器件的制造技术和工艺带来了严峻的挑战。cha 踢回噪声（Kickback Noise—输出通过内部寄生电容耦合到输入端的噪声）与比较器数量的平方成正比。怎样才能提高闪速型ADC的分辨率，同时减少比较器的数量？本节稍后讨论
①
绝对精度—对应于输出数码的实际模拟输入电压与理想模拟输入电压之差。显然，对于舍入型量化器，在理论上绝对精度 ≤±0.5 LSB
第四章第四章模拟数字转换器模拟数字转换器
9
②
相对精度—绝对精度与满量程电压值之比再乘以 100%。绝对精度
相对精度 FSR 100%
影响精度的除了量化误差以外，还有以下几类误差： A）非线性误差 B）零点漂移误差 C）增益误差 ADC实际输出与理论上的输出之差，是这些误差共同相加的结果。事实上，A/D转换和D/A转换互为对偶关系。关于A/D 转换误差的讨论可以借用上一章的结果。
第四章第四章模拟数字转换器模拟数字转换器
4 模拟信号与参考电压直接比较，得到数字量。
直接比较型— 按工作原理进行分类
有逐次比较、并行比较··· 优点：转换速度快。缺点：抗干扰能力差。间接比较型— 模拟信号先转换为中间物理量，再将中间物理量转换成数字信号。
有V/F转换、积分式、脉冲调宽··· 优点：平均值比较，抗干扰能力强。缺点：转换速度慢。
第四章第四章模拟数字转换器模拟数字转换器
10
ADC的理想转换特性
理想的A/D转换器应具有下图所示的转换特性（以舍入型量化器为例）。
Digital output
1111 1100
FSR
1 LSB
1001 0110 0101 0100 0011 0000 0 1 3 4 5 7 9 11 13 15