模拟数字转换器,即AD转换器(ADC),主要用于将连续传输的模拟信号转换为数字信号,便于数字系统(如CPU、MCU等)对传输信息进行快速处理和分析。
一般来说,ADC不同的量化机制是决定ADC设计复杂成都及性能的关键因素之一,同时也是区分各ADC架构的主要依据,其具体架构及内容如下:
1、全并行
特点:原理简单、速度快,但成本和功耗随精度增加指数上升;
量化机制:由差分放大器产生所有转换电平;
主要电路:采样保持电路+预放大电路+比较器+编码电路。
2、两步式
特点:硬件成本低,但细量化电路依赖粗量化电路,使其速度相对低;
量化机制:首先由粗量化电路产生高位数字编码,然后提取余量电压,,供细量化电路产生其余低位编码;
主要电路:采样保持电路+粗量化ADC+DAC+差分放大器9细量化ADC+编码电路。
3、折叠插值
特点:包含粗量化和细量化两部分电路,它们并行工作,因此ADC速度相对较快;
量化机制:粗量化电路进行高位量化编码,同时细量化电路通过折叠插值进行低位量化编码;
主要电路:采样保持电路+粗量化ADC+折叠插值电路+同步编码电路。
4、流水线
特点:多步式ADC,适用于中高速、中高精度场合;
量化机制:前级电路进行高位量化编码,余量提取放大后经过采样保持送入下一级电路进行量化编码;
主要电路:采样保持电路+粗量化ADC+DAC+差分放大器+细量化ADC+编码电路。
5、逐次逼近
特点:硬件成本较少,功耗低,编码串行输出,速度相对较慢;
量化机制:先比较最高位,然后按照二进制的加权比例分别比较下面各位;
主要电路:采样保持电路+DAC+比较器+数字控制电路+位移寄存器。
6、过采样
特点:精度高,速度相对较慢,特别适合音频信号处理;
量化机制:采用速度较高的时钟过采样输入信号,利用噪声整形技术抑制量化噪声;
主要电路:采样保持电路+差分放大器+积分器+比较器+数字滤波器。
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