AD转换器种类

1、AD指标与类型1. AD转换器的分类下面简要介绍常用的几种类型的根本原理及特点：积分型、逐次逼近型、并行比拟型/串并行型、£ A调制型、电容阵列逐次比拟型及压频变换型.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,现在逐次比拟型已逐步成为主流.2逐次比拟型如 TLC0831 逐次比拟型 AD由一个比拟器和 DA转换器通过逐次比拟逻辑构成,从 MSB开始,顺序地对 每一位将输入

2、电压与内置DA转换器输出进行比拟,经n次比拟而输出数字值.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位时价格廉价,但高精度>12位时价格很高.3并行比拟型/串并行比拟型如 TLC5510 并行比拟型 AD采用多个比拟器,仅作一次比拟而实行转换,又称FLash快速型.由于转换速率极高,n位的转换需要2n-1个比拟器,因此电路规模也极大,价格也高,只适用于视频 A D转换器等速度特别高的领域.串并行比拟型 AD结构上介于并行型和逐次比拟型之间,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,用两次比拟实行转换,所以称为Half flash半快速型.

3、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中还参加了对屡次转换结果作数字运算而修 正特性等功能.这类 AD速度比逐次比拟型高,电路规模比并行型小.4） 2-A Sigma?/FONT>delta 调制型如 AD7705 ?A型AD由积分器、比拟器、 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.电路的数字局部根本 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

4、次比拟型电容阵列逐次比拟型 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, 可以用低廉本钱制成高精度单片 AD转换器.最近的逐次比拟型 A D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(Voyage-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

5、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 ,逐次比拟型 AD是微秒级属中速 AD ,全并行/串并行型AD可到达纳秒级.采样时间那么是另外一个概念,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

6、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 o4)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 Scal

7、e 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

8、.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,那么为电流输出型DA转换器,如果经电流椀缪棺缓笫流解 蛭缪故流鲂/FONT>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,由于无输出放大器局部的延迟,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,大多外接电流一电压转

9、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一电压转换,二是外接运算放大器.用负载电阻进行电流一电压转换的方法,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,大局部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,那么电路构成根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参加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 AD753

10、3 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与最大量对应数字量所有有效位为1'之比.

11、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那么较长.其他指标还有线性度Linearity,转换精度,温度系数 /漂移.1. AD转换器的分类下面简要介绍常用的几种类型的根本原理及特点：积分型、逐次逼近型、并行比拟型/串并行型、£ A调制型、电容阵列逐次比拟型及压频变换型.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

12、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,现在逐次比拟型已逐步成为主流.2逐次比拟型如 TLC0831 逐次比拟型 AD由一个比拟器和 DA转换器通过逐次比拟逻辑构成,从 MSB开始,顺序地对 每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比拟,经n次比拟而输出数字值.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位时价格廉价,但高精度>12位时价格很高.3并行比拟型/串并行比拟型如 TLC5510 并行比拟型 AD采用多个比拟器,仅作一次比拟而实行转换,又称FLash快速型.由于转换速率极高,n位的转换

13、需要2n-1个比拟器,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.串并行比拟型 AD结构上介于并行型和逐次比拟型之间,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,用两次比拟实行转换,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中还参加了对屡次转换结果作数字运算而修 正特性等功能.这类 AD速度比逐次比拟型高,电路规模比并行型小.4) (Sigma?/FONT>

14、delta) 调制型(如 AD7705 )?A型AD由积分器、比拟器、 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.电路的数字局部根本 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)电容阵列逐次比拟型电容阵列逐次比拟型 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, 可以用低廉本钱制成高精度单片 AD转换器.最近的逐次比拟型 A D转换器大多为电容阵列式的.6)压频

15、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 Ra

16、te)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 ,逐次比拟型 AD是微秒级属中速 AD ,全并行/串并行型AD可到达纳秒级.采样时间那么是另外一个概念,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 ).AD的阶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

17、分辩率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 o4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 D

18、istotortion 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,那么为电流输出型DA转换器,如果经电流椀缪棺缓笫流解 蛭缪故流鲂/FONT>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 D

19、A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,由于无输出放大器局部的延迟,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,大多外接电流一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一电压转换,二是外接运算放大器.用负载电阻进行电流一电压转换的方法,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,大局部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

20、器.当外接运算放大器进行电流电压转换时,那么电路构成根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参加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

21、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那么较长.其他指标还有线性度Linearity,转换精度,温度系数 /漂移.用于微处理器MCU、数字信号处理DSP系统,手持式仪器,分

22、布式数据采集 系统.23V/5V CMOS信号调节AD转换器-AD7714AD7714是一个完整的用于低频测量应用场合的模拟前端,用于直接从传感器接收小信号并输出,行数,量.它使用力A转换技术实现高达24位精度的代码而 不会丧失.输入信号加至位于模拟调制器前端的专用可编程增益放大器.调制器的输出经片内数字滤波器进行处理.数字滤波器的第一次陷波通过片内限制存放 器来编程,此存放器可以调节滤波的截止时间和建立时间.AD7714有3个差分模拟输入也可以是5个伪差分模拟输入和一个差分基准输入.单电源工作3V 或5V0因此,AD7714能够为含有多达5个通道的系统进行所有的信号调节和 转换.AD7714

23、很适合于灵敏的基于微限制器或 DSP的系统,它的,行接口可 进行3线操作,通过,行端口可用软件设置增益、信号极性和通道选择.AD7714具有自校准、系统和背景校准选择,也允许用户读写片内校准存放器.CMOS结构保证了很低的功耗,省电模式使待机功耗减至15.亚秧型值.3微功耗8通道12位AD转换器-AD7888AD7888是高速、低功耗的12位AD转换器,单电源工作,电压范围为 2.7V 5.25V,转换速率高达125ksps,输入跟踪-保持信号宽度最小为500ns,单端采样方 式.AD7888包含有8个单端模拟输入通道,每一通道的模拟输入范围均为0Vref0该器件转换满功率信号可至 3MHz.AD7888具有片内2.5V电压基准, 可用于模数转换器的基准源,管脚REFin/REFout允许用户使用这一基准,也可 以反过来驱动这一管脚,向 AD7888提供外部基准,外部基准的电压范围为 1. 2VVDD.CMOS结构保证正常工作时的功率消耗为 2mW典型,省电模式 下为3.W o4微功耗、满幅度电压输出、12位DA转换器-AD5320:AD5320是单片12位电压输出