ADC入门基础知识

采样保持电路（S/H） 子ＡＤ电路 ＭＤＡＣ电路（乘法数模转换器） 误差校正电路 基准源 时钟电路 数字编码电路
39
采样保持电路
采样保持电路
40
采样开关
41
三种机制产生误差 1、沟道电荷注入 2、时钟馈通 3、KT/C噪声
42
沟道电荷注入
43
时钟馈通
44
KT/C噪声
45
误差的消除
以上误差的存在，对于高速高精度 Pipeline ADC 来说是很 不利的，因此需要采取一定措施来减小。
2n
对输入信号进行采样，并把输入信号与相对应的参 考电压相比较，后将比较结果输入到优先编码的编 码电路进行编码，最终输出N位的二进制编码。
25
Flash A/D转换器结构图
全并行A/D转换器结构图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3bit FlashADC 的基本框架
26
Flash ADC优缺点
全并行结构的ADC实现一次转换只需要整个电路 比较一次,所以其转换速率非常快。
数字校正 运用算法逻辑等后台处理技 术来消除电路对温度及误差 匹配等方面所产生的影响
缺点
模拟校正 采用电容误差平均技术
需要一个额外的始终周期， 这样便降低了电路速度。
6
高转换速度
A/D转换电路的速度主要是受运放建立时间和比 较器响应速度的影响。因此必须优化单级电路的建 立特性，提高运放的增益可以保证系统精度的同时 确保运放的大宽带、提高运放的压摆率设计、压摆 区和线性建立区的合理分割等。目前国际上已经产 品化的 ADC 采样速率最高可以达到 2.2GSPs （Maxiam公司的 MAX109）
4
发展方向
在未来,模数转换芯片的主要发展方向是 1、高分辨率 2、高转换速度 3、低功耗 4、单电源低电压 5、单片化

乃奎斯特采样定理面临的问题：
目前我们的接收系统中，中频信号往往属于带宽有限窄带信号(fL, fH)，如果仍然按照fS ≥2fH 进行采样，则采样频率较高，采样数据量大，后端DSP处理的及时性和DSP功耗等问题 都受到挑战
带通采样理论：
对于带通信号(fL, fH), 可以用小于2fH的采样频率fS进行采样，且能不失真恢 复 fS需满足
ADC工作原理
SAR ADC
SAR ADC中DAC的几种拓扑结构
Δ- ΣADC
Δ-Σ ADC基本架构
ADC工作原理
Σ-Δ ADC的电路结构是由非常简单的模拟电路 一个比较器、一个开关、一个或几个积分器及模拟求和电路) 和十分复杂的数字信号处理电路构成
Δ-ΣADC
Δ -Σ ADC的基本原理
ADC工作原理
在A/D转换中，因为输入的模拟信号在时间上是连续的，而输 出的数字信号是离散量，所以进行转换时只能按一定的时间间 隔对输入的模拟信号进行采样，然后再把采样值转换为输出的 数字量。通常A/D转换需要经过采样、保持量化、编码四个步 骤。也可将采样、保持合为一步，量化、编码合为一步，共两 大步来完成
（a）原始模拟信号
FSopt 72KHz
？思考
为什么fS取72.9KHZ无混叠带宽反而比fS取72KHz时小？
采样与量化
带通采样理论
带通采样中的频谱镜像
我们指导带通采样后信号频谱是原始信号频谱以采样频率fS的周期拓展，其结果将会在 K FS FC 上出现镜像 F F F 带通采样的目的是将 [( k 1) * S , k * S ] 区间上的信号搬移到 [0, S ] 上表示 2 2 2 当K为奇数时，采样信号在第一乃奎斯特采样区间内的频谱与原始信号的频谱相同 当K为偶数时，采样信号在第一乃奎斯特采样区间内的频谱与原始信号频谱不同，而是 关于 (k-1)×fS/4 镜像的。 不同区间上信号采样后频谱见图2.4

Rate of change
dvi = 2π fA cos(2π ft ) ≤ 2π fA dt
Let FS = 2A
2π fA ≤ f ≤ 1
Rate of Change x tc ≤ resolution
dV FS ( ) max ≤ n dt 2 tc
2A 2 n tc = 12.4 Hz
2 π tc
Analog to Digital Conversion
ADC Essentials A/D Conversion ques Interfacing the ADC to the IBM PC DAS (Data Acquisition Systems) How to select and use an ADC A low cost DAS for the IBM PC
Vi < VDAC
• Continue counting
Vi = VDAC
Waveform
• Stop counting
Digital Output = Output of Counter Disadvantage Conversion time is varied
2n Clock Period for Full Scale input
Analog circuits that quickly samples the input signal on command and then holds it relatively constant while the ADC performs conversion Aperture time (ta)
In a final stage of preconditioning circuit

adc 基本概念、逻辑概念和物理概念ADC是模拟数字转换器（Analog to Digital Converter）的英文简称，它是一种将模拟信号转换为数字信号的设备或模块。

ADC在现代电子系统中起着非常重要的作用，它可以将来自传感器、麦克风、摄像头等模拟信号转换为数字信号，以便数字处理器进行处理和分析。

在本文中，我们将从基本概念、逻辑概念和物理概念三个方面来探讨ADC的工作原理和应用。

首先，我们来看一下ADC的基本概念。

ADC的基本原理是根据一定的采样频率对模拟信号进行采样，并将采样值按照一定的编码规则转换为数字信号。

其中，采样频率表示每秒钟采集模拟信号的次数，而编码规则则决定了数字信号的精度和范围。

通常来说，ADC的输出是一个n位的二进制数，其取值范围为0到2的n次方减1。

因此，ADC的精度可以通过比特数来表示，比如8位ADC的输出精度为256个离散值。

其次，我们来谈一下ADC的逻辑概念。

在数字系统中，ADC通常作为一个独立的模块，负责将模拟信号转换为数字信号。

它可以通过串行接口（如SPI、I2C）或并行接口（如并行总线）与其他数字器件进行通信。

在实际应用中，ADC的转换结果可以直接用于数字信号处理器（DSP）、微控制器（MCU）或FPGA进行进一步处理。

此外，为了提高系统的灵敏度和精度，可能还会使用ADC前置放大器、数字滤波器等辅助器件。

最后，我们来探讨ADC的物理概念。

ADC通常由模拟前端、数字处理器和接口电路等部分组成。

其中，模拟前端用于对模拟信号进行采样、滤波和放大，以保证转换的准确性和稳定性；数字处理器负责将模拟信号转换为数字信号，并进行存储、加工和输出；而接口电路用于与其他数字设备之间进行通信和数据传输。

此外，ADC的性能参数还包括转换速率、信噪比、非线性度等，这些参数直接影响了其在实际应用中的性能和稳定性。

综上所述，ADC作为一种重要的模拟数字转换设备，在现代电子系统中具有广泛的应用。