一、AD及DA转换简介
1.1 AD转换概述
模拟信号与数字信号的概念
模拟信号转换为数字信号的意义
1.2 DA转换概述
数字信号转换为模拟信号的意义
DA转换的基本原理
1.3 AD及DA转换的应用领域
电子秤
工业控制
音频处理
二、AD转换器（模数转换器）
2.1 AD转换器的工作原理
采样
保持
量化和编码
2.2 AD转换器的类型
逐次逼近型（SAR）
双积分型
流水线型
2.3 AD转换器的主要性能指标
分辨率和量化误差 转换时间和转换速率
动态范围和线性范围
三、DA转换器（数模转换器）
3.1 DA转换器的工作原理
数字到模拟的转换过程
D/A转换器的类型及特点
3.2 DA转换器的主要性能指标
分辨率
转换误差
转换速度
3.3 DA转换器的应用实例
音频DAC
视频DAC
通信系统中的DA转换应用
四、AD及DA转换器的选择与评估
4.1 AD及DA转换器的选择依据
精度要求
转换速度要求
成本和功耗考虑
4.2 AD及DA转换器的评估方法
测试转换特性
分析转换误差 对比不同转换器的性能
4.3 AD及DA转换器的应用案例分析
模拟信号采集与数字处理
数字信号调节与模拟输出
五、AD及DA转换技术的未来发展
5.1 高速AD及DA转换技术
亚微米和深亚微米工艺
并行处理技术
5.2 高精度AD及DA转换技术
低噪声和低功耗设计
温度补偿技术
5.3 集成AD及DA转换技术
片上系统（SoC）
混合信号集成技术
5.4 新型AD及DA转换技术展望
生物医学信号处理领域
无线通信和物联网应用领域
六、模拟信号的采样与保持
6.1 采样定理
奈奎斯特采样定理
采样频率的选择
6.2 采样保持电路 采样保持电路的工作原理
采样保持电路的设计要点
七、模拟信号的量化与编码
7.1 量化过程
量化的概念与过程
量化误差
7.2 编码方法
二进制编码
格雷码编码
八、逐次逼近型AD转换器（SAR ADC）
高精度Delta-Sigma A/D转换器的原理及其应用
本次在线座谈主要介绍TI的高精度Delta-Sigma A/D转换器的原理及其应用，Delta-Sigma转换器的特点是将绝大多数的噪声从动态转移到阻态，通常Delta-Sigma转换器被用于对成本与精度有要求的低频场合。本文首先将对TI的高精度Delta-Sigma A/D转换器进行综述性介绍，而后将介绍噪声的测量及芯片ADS1232等。
Delta-Sigma转换器综述
Delta-Sigma转换器是采用超采样的方法将模拟电压转换成数字量的1位转换器，它由1位ADC、１位DＡC与一个积分器组成，见图1。Delta-Sigma转换器的优点表现在低成本与高分辨率，适合用于现在的低电压半导体工业的生产。
Delta-Sigma转换器组成
Delta-Sigma转换器由差分放大器、积分器、比较器与１位的DAC组成，输入信号减去来自1位DAC的信号将结果作为积分器的输入，当系统得到稳定工作状态时，积分器的输出信号是全部误差电压之和，同时积分器可以看作是低通滤波器，对噪声有-6dB的抑制能力。积分器的输出用1位ADC来转换，而后比较器将输出数字1和0的位流。DAC将比较级的输出转换为数字波形，回馈给差分放大器。
Delta-Sigma转换器原理详述
积分器将量化噪声伸展到整个频带宽度，从而使噪声成型，而滤波器可以过滤掉绝大多数的成型噪声。有几个误差源会降低整个系统的效果，为了满足ADC的输入范围，很多信号要求一些放大电路和电平偏移电路，有时放大器在ADC的内部，有时使用外部放大器。无论是哪一种情况，放大器电压、电压漂移、输入偏置电流或采样噪声将引入误差信号。为了得到精确的ADC转换结果，放大器的误差应该通过调整来消除或减少。积分器对输入低频或直流信号内置一个低通滤波器，从而极大地降低了通道内的噪声。
典型的半导体放大器的噪声分为两个部分，1/F噪声和对地噪声，Delta-Sigma ADC的主要应用是在低频场合，因此1/F噪声的影响占主要地位。选择合适的放大器可以控制1/F噪声。由噪声频谱图可知（见图2），器件的噪声在高频主要是背景噪声，而在低频主要是1/F噪声，当越接近我们想要得到的直流信号时，1/F噪声越大。人们通常把1/F噪声想象成漂移，它是一个非常低频率的现象，常用的解决方法是采用窄波输入。
1 第三讲：A/D转换器(ADC)、实验及应用
电工电子实验教学中心 艾庆生
一、A/D转换器的基本工作原理
A/D转换是将模拟信号转换为数字信号，转换过程通过取样、保持、量化和编码四个步骤完成。
1. 取样和保持
取样（也称采样）是将时间上连续变化的信号转换为时间上离散的信号，即将时间上连续变化的模拟量转换为一系列等间隔的脉冲，脉冲的幅度取决于输入模拟量。其过程如图 3－1 所示。图中Ui(t)为输入模拟信号，S(t)为采样脉冲， 为取样后的输出信号。
图 3－1 取样过程
在取样脉冲作用期τ内，取样开关接通，使 ，在其它时间（TS-τ）内，输出=0。因此，每经过一个取样周期， 对输入信号取样一次，在输出端便得到输入信号的一个取样值。为了不失真地恢复原来的输入信号，根据取样定理，一个频率有限的模拟信号，其取样频率fS必须大于等于输入模拟信号包含的最高频率fmax的两倍，即取样频率必须满足：
模拟信号经采样后，得到一系列样值脉冲。采样脉冲宽度τ一般是很短暂的，在下一个采样脉冲到来之前，应暂时保持所取得的样值脉冲幅度，以便进行转换。因此，在取样电路之后须加保持电路。图3－2（a）是一种常见的取样保持电路， 场效应管V为采样门，电容C为保持电容，运算放大器为跟随器，起缓冲隔离作用。在取样脉冲S(t)到来的时间τ内，场效应管V导通，输入模拟量Ui(t)向电容充电；假定充电时间常数远小于τ，那么C上的充电电压能及时跟上Ui(t)的采样值。采样结束，V迅速截止，电容C上的充电电压就保持了前一取样时间τ的输入Ui(t)的值，一直保持到下一个取样脉冲到来为止。 当下一个取样脉max2ffs)('tUo)()('tUtUio 2 冲到来，电容C上的电压 再按输入Ui(t)变化。 在输入一连串取样脉冲序列后，取样保持电路的缓冲放大器输出电压Uo（t）便得到如图3－2（b）所示的波形。
1 / 7 Σ-Δ模数转换器基本原理及应用
一、Σ-Δ ADC基本原理
Σ-Δ ADC以很低的采样分辨率(1位)和很高的采样速率将模拟信号数字化, 通过使用过采样、噪声整形和数字滤波等方法增加有效分辨率, 然后对ADC输出进行采样抽取处理以降低有效采样速率。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。要了解Σ-Δ ADC的工作原理, 必须熟悉过采样、噪声整形、数字滤波和采样抽取等基本概念
1.过采样
ADC是一种数字输出与模拟输入成正比的电路, 图1给出了理想3位单极性ADC的转换特性, 横坐标是输入电压U IN 的相对值, 纵坐标是经过采样量化的数字输出量, 以二进制000～111表示。理想ADC第一位的变迁发生在相当于1/2LSB的模拟电压值上, 以后每隔1LSB都发生一次变迁, 直至距离满度的1
1/2 LSB。因为ADC的模拟量输入可以是任何值, 但数字输出是量化的, 所以实际的模拟输入与数字输出之间存在±1/2LSB的量化误差。在交流采样应用中, 这种量化误差会产生量化噪声。
图1 理想3位ADC转换特性
如果对理想ADC加一恒定直流输入电压, 那么多次采样得到的数字输出值总是相同的, 而且分辨率受量化误差的限制。如果在这个直流输入信号上叠加一个交流信号, 并用比这交流信号频率高得多的采样频率进行采样, 此时得到的数字输出值将是变化的, 用这些采样结果的平均值表示ADC的转换结果便能得到比用同样ADC高得多的采样分辨率, 这种方法称作过采样(oversampling)。如果模拟输入电压本身就是交流信号, 则不必另叠加一个交流信号。采用过采样方法(采样频率远高于输入信号频率)也同样可提高ADC的分辨率。
由于过采样的采样速率高于输入信号最高频率的许多倍, 这有利于简化抗混叠滤波器的设计, 提高信噪比并改善动态范围。可以用频域分析方法来讨论过采样问题。由于直流信号转换具有的量化误差达1/2LSB,
