模數(shù)轉(zhuǎn)換電路課件

第四章、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2011年12月第四章、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2011年12月內(nèi)容1、AD基本原理2、指標(biāo)3、轉(zhuǎn)換類(lèi)型逐次逼近型并行（閃電式）積分型V/F流水線高分辨率4、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路選用5、模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)發(fā)展方向6、典型應(yīng)用內(nèi)容1、AD基本原理1、AD基本原理采樣量化最大量化誤差LSB/2=2-NUR/2編碼1、AD基本原理采樣2、指標(biāo)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路主要技術(shù)指標(biāo)包括：分辨率采樣速率精度、滿度誤差、線性誤差、信噪比功耗通道數(shù)供電電壓輸入信號(hào)范圍數(shù)據(jù)接口封裝形式2、指標(biāo)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路主要技術(shù)指標(biāo)包括：轉(zhuǎn)換時(shí)間8bitAD78210.66us16bitADC7150us22bitAD1175K50ms6bitAD9006AD9016470MSPS8bitAD0809100us12bitAD57440kSPS12bitICL7109高精度、雙積分式12位模/數(shù)變換器OperatesAtUpto30Conversions/s

轉(zhuǎn)換時(shí)間8bitAD78210.66us3.1、逐次逼近型1000000000003.1、逐次逼近型100000000000逐次逼近型特點(diǎn)：N次操作時(shí)鐘決定轉(zhuǎn)換時(shí)間較快速度，采樣速率可達(dá)1MSPS功耗低精度較高結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單舉例：ADC0809AD574AD76723us逐次逼近型特點(diǎn)：3.2、并行（閃電式、閃爍式）組成：電阻分壓器、電壓比較器、緩沖器及編碼器特點(diǎn)：模數(shù)轉(zhuǎn)換速度高,采樣速率在1GSPS以上,閃爍式缺點(diǎn):分辨率不高，功耗大，成本高3.2、并行（閃電式、閃爍式）組成：電阻分壓器、電壓比較器特點(diǎn)：分辨率低：8位電路復(fù)雜：256比較器、譯碼器、鎖存器超高速100MSPS譯碼3.2、并行（閃電式、閃爍式）特點(diǎn)：3.2、并行（閃電式、閃爍式）半閃爍式ADC由于功率和體積等因素的限制，要制造高分辨率閃爍式ADC比較困難。由兩個(gè)較低分辨率的閃爍式ADC構(gòu)成較高分辨率的半閃爍式ADC或分級(jí)型ADC是制造高速ADC的主要方式之一。例：ADC600半閃爍式ADC由于功率和體積等因素的限制，要制造高分辨率閃3.3、積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器

表達(dá)式與時(shí)鐘頻率無(wú)關(guān)，只取決參考電壓在積分型ADC中采用了積分器，對(duì)交流噪聲產(chǎn)生的干擾有很強(qiáng)的抑制能力。優(yōu)點(diǎn)：分辨率高，可達(dá)22位，功耗低、成本低。缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)換速率低，12位積分型ADC的轉(zhuǎn)換速率為100～300SPS。積分型ADC主要應(yīng)用于低速、精密測(cè)量等領(lǐng)域，如數(shù)字電壓表等。

3.3、積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器表達(dá)式與時(shí)鐘頻率無(wú)關(guān)，只取決參考電3.4、V/F型模數(shù)轉(zhuǎn)換器

V/F型ADC和積分型ADC都屬于間接ADCV/F型ADC的原理是先將輸入模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成與頻率與電壓成正比的脈沖信號(hào)，定時(shí)時(shí)間內(nèi)對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果即為正比于輸入模擬電壓信號(hào)的數(shù)字量從理論上講，V/F型ADC的分辨率隨著計(jì)數(shù)定時(shí)時(shí)間的增加而提高，但受到V/F轉(zhuǎn)換精度等因素的限制其優(yōu)點(diǎn)是：精度高、價(jià)格較低、功耗較低缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)換速率低，12位V/F型ADC的轉(zhuǎn)換速率為100～300SPS。

3.4、V/F型模數(shù)轉(zhuǎn)換器V/F型ADC和積分型ADC都屬3.5、流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器

具有簡(jiǎn)單重復(fù)的結(jié)構(gòu)，良好的線性和低失調(diào)特性，較高的轉(zhuǎn)換速率和分辨率。缺點(diǎn)是流水線太長(zhǎng)會(huì)影響轉(zhuǎn)換速度，需要嚴(yán)格的時(shí)序控制以及對(duì)工藝要求較高。

3.5、流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有簡(jiǎn)單重復(fù)的結(jié)構(gòu)，良好的線性和3.5、高分辨率A/D

∑-Δ型ADC不是直接根據(jù)抽樣信號(hào)的幅值大小進(jìn)行量化編碼，而是根據(jù)前一量化值與后一量化值的差值的大小來(lái)進(jìn)行編碼?！?Δ調(diào)制器以極高的采樣頻率對(duì)輸入模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，并將兩個(gè)采樣之間的差值進(jìn)行1位數(shù)字量化，從而得到用1位數(shù)碼表示的數(shù)字信號(hào)；將這種∑-Δ調(diào)制器輸出的1位數(shù)字信號(hào)送到數(shù)字抽取濾波器進(jìn)行抽取濾波，從而得到高分辨率的線性脈沖編碼調(diào)制的數(shù)字信號(hào)。3.5、高分辨率A/D∑-Δ型ADC不是直接根據(jù)抽樣信號(hào)優(yōu)點(diǎn)為：由于∑-Δ調(diào)制器的采樣速率，比奈奎斯特采樣頻率高出許多倍，因此，∑-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器又稱(chēng)為過(guò)采樣A/D轉(zhuǎn)換器，在∑-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器前面不需要加抗混疊濾波器；這種類(lèi)型的ADC采用了1位數(shù)字量化器，從而大大減小了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的制作難度；∑-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用了∑-Δ調(diào)制技術(shù)和數(shù)字抽取濾波技術(shù)，可以獲得極高的分辨率，可以達(dá)到24位；由于采用了1位數(shù)字量化器，采樣與量化編碼可以同時(shí)完成，不需要采樣保持電路，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)為：功耗稍高，當(dāng)實(shí)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)換時(shí)，需要高階∑-Δ調(diào)制器。

優(yōu)點(diǎn)為：基本原理輸入最高頻率fbfs1=256fbAD7714AD7705ADS1605基本原理輸入最高頻率fbfs1=256fb調(diào)制器量化原理調(diào)制器量化原理多路情況多路情況4、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路選用

根據(jù)其應(yīng)用場(chǎng)合，在考慮主要技術(shù)指標(biāo)的同時(shí)，兼顧其它因素。針對(duì)實(shí)際應(yīng)用的具體要求盡量做到選型合理，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、提高性能、降低成本、提高性價(jià)比。專(zhuān)用功能模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用專(zhuān)用功能模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以大大減輕了設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)、降低產(chǎn)品成本和提供高儀器可靠性。因此，專(zhuān)用功能模數(shù)轉(zhuǎn)換器是首選目標(biāo)。如對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存和處理時(shí)，可以選用音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD1974；對(duì)多路電容式傳感器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以選用電容式模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7142，它可以將14路電容式傳感器的電容量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；設(shè)計(jì)電表時(shí)可以直接采用電能計(jì)量模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADE71xx和ADE75xx系列；設(shè)計(jì)誤差小于±2度的溫度測(cè)量?jī)x表時(shí)，可以選用溫度模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7814，其溫度測(cè)量范圍為-55度~125度。分辨率和信噪比分辨率是模數(shù)轉(zhuǎn)換器最主要的技術(shù)指標(biāo)之一。在選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換器時(shí)，分辨率必需滿足要求，而且一定要考慮其信噪比、使用環(huán)境等因素，使實(shí)際轉(zhuǎn)換精度符合要求。4、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路選用根據(jù)其應(yīng)用場(chǎng)合，在考慮主要技術(shù)指標(biāo)的同4、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路選用

采樣速率根據(jù)奈奎斯特（Nyquist）采樣定理，采樣速率必須大于輸入信號(hào)最高頻率的兩倍，才可以實(shí)現(xiàn)不失真采樣。在模數(shù)轉(zhuǎn)換器前需要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行抗混疊濾波，即加低通濾波器。由于一般信號(hào)放大器具有有限的帶寬，實(shí)際起到低通濾波作用，因此，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣速率較高情況下，可以省掉低通濾波器。若選用∑-Δ型ADC，由于其對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行了過(guò)采樣，不需要加抗混疊濾波器。通道數(shù)在多路信號(hào)同步采樣情況下，需要采用多通道同步采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器。如ADS7864可實(shí)現(xiàn)500kHz采樣率、12位分辨率對(duì)6路信號(hào)同步采樣。供電電壓和功耗在設(shè)計(jì)電池供電儀表或設(shè)備時(shí)，在滿足分辨率和采樣速率等基本要求后，應(yīng)盡量采用低功耗、低電源的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。4、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路選用采樣速率4、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路選用

輸入信號(hào)范圍盡量使模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入信號(hào)范圍和要轉(zhuǎn)換的信號(hào)范圍匹配，使模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率得到更有效的使用。為使傳感器的輸出信號(hào)直接和模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，去掉信號(hào)調(diào)理電路帶來(lái)的影響，可以選用分辨率高的∑-Δ型ADC。數(shù)據(jù)接口根據(jù)微處理器的類(lèi)型、通訊速率和模數(shù)轉(zhuǎn)換器應(yīng)用場(chǎng)合選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)接口和控制信號(hào)接口。性價(jià)比每一種ADC都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。在選用ADC時(shí)，不僅要考慮分辨率、速度和功耗等主要指標(biāo)，還要考慮輸入通道類(lèi)型和數(shù)量、輸入信號(hào)的形式、輸入信號(hào)范圍、供電電源、內(nèi)部是否有基準(zhǔn)電源、是否有采樣保持器、數(shù)據(jù)接口類(lèi)型等。在滿足要求的同時(shí)，不需要追求更高指標(biāo)，因?yàn)槟稠?xiàng)指標(biāo)更高可能會(huì)影響到其它指標(biāo)，而且價(jià)格會(huì)成倍增長(zhǎng)。4、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路選用輸入信號(hào)范圍5、模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)發(fā)展方向模數(shù)轉(zhuǎn)換速度和分辨率提高

16位100～200MHz及8～10位10GHz的高性能A/D轉(zhuǎn)換器是先進(jìn)雷達(dá)、電子戰(zhàn)和通訊系統(tǒng)的關(guān)鍵器件之一，是未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)和方向。2004年美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司ADC0810008位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器采用折疊/內(nèi)插結(jié)構(gòu)，采樣率高達(dá)1.6GHz，1.9V額定供電電壓，功耗不超過(guò)1.4W，具有低噪音、低失真特性，采用低電壓差分信號(hào)傳輸（LVDS）接口。2006年ADC08B3000芯片,3GSPS的速度捕捉輸入信號(hào)，然后將有關(guān)數(shù)據(jù)存入4KB的先進(jìn)先出(FIFO)存儲(chǔ)器緩沖器，再由一個(gè)或兩個(gè)8位的CMOS輸出總線以不超過(guò)400Mbps的較低速度將模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器先進(jìn)先出緩沖器的數(shù)據(jù)傳往處理器，功耗不超3.6W。2007年德州儀器

(TI),400MSPS的14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS5474。能夠支持各種高帶寬應(yīng)用，其中包括測(cè)試與測(cè)量設(shè)備、軟件無(wú)線電、雷達(dá)系統(tǒng)以及通信儀表等。2007年CirrusLogic公司.CS5560分辨率為24位，轉(zhuǎn)換率為50kSPS；CS5570的分辨率為16位，轉(zhuǎn)換率為100kSPS；CS5580/81的分辨率為14位，轉(zhuǎn)換率為200kSPS。國(guó)內(nèi)復(fù)旦大學(xué),１２５ＭＨｚ～２００ＭＨｚ）中等分辨率（８ｂｉｔ）ＣＭＯＳ高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器。低功耗采用CMOS工藝和低電壓技術(shù)開(kāi)發(fā)各種低功耗ADC。TCL5510是美國(guó)TI公司生產(chǎn)的采用CMOS工藝制造的８位高阻抗并行A/D芯片，能提供的采樣率為20MSPS。由于采用了半閃速結(jié)構(gòu)及CMOS工藝，因而大大減少了器件中比較器的數(shù)量，TCL5510的功耗僅為130mW。5、模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)發(fā)展方向模數(shù)轉(zhuǎn)換速度和分辨率提高專(zhuān)用功能模數(shù)轉(zhuǎn)換器專(zhuān)用功能模數(shù)轉(zhuǎn)換器內(nèi)部集成了其他功能模塊，如音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD1974、電容數(shù)字轉(zhuǎn)換器（CDC）AD7142、電能計(jì)量模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADE71xx和ADE75xx系列、隔離模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7400

、溫度模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7814和視頻解碼器ADV718x、ADV74xx系列。專(zhuān)用功能模數(shù)轉(zhuǎn)換器減輕了設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)、降低了成本、靈活方便、提供高可靠性。外圍器件集成將基準(zhǔn)電源、采樣保持器和增益放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換電路集成在一塊芯片上。與計(jì)算機(jī)及通信網(wǎng)絡(luò)的兼容性數(shù)據(jù)和控制信號(hào)接口與計(jì)算機(jī)及通信網(wǎng)絡(luò)兼容，如并行接口、USART、LVDS、I2C、PWM、SPI和USB等。光學(xué)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的發(fā)展模數(shù)轉(zhuǎn)換器從采用的技術(shù)上來(lái)說(shuō)主要有3種：半導(dǎo)體模數(shù)轉(zhuǎn)換器,小于10Gsps超導(dǎo)材料模數(shù)轉(zhuǎn)換器光學(xué)模數(shù)轉(zhuǎn)換器（OADC）目前對(duì)光學(xué)模數(shù)轉(zhuǎn)換器的研究,主要集中在微波數(shù)字雷達(dá)。1000Gsps采樣速率的裝置，使其具有對(duì)毫米波信號(hào)進(jìn)行直接寬帶模－數(shù)轉(zhuǎn)換的能力。光學(xué)模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)還處于探索階段,具有廣闊的研究前景。

5、模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)發(fā)展方向?qū)Ｓ霉δ苣?shù)轉(zhuǎn)換器5、模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)發(fā)展方向6、典型應(yīng)用AD7672（逐次逼近型）ADC0809ad5746、典型應(yīng)用AD7672（逐次逼近型）AD7672特點(diǎn)：AD7672特點(diǎn)：AD7672框圖AD7672框圖AD7672電源電壓AD7672電源電壓AD7672輸入范圍：AD7672輸入范圍：AD7672單極性輸入輸出關(guān)系A(chǔ)D7672單極性輸入輸出關(guān)系A(chǔ)D7672單極性失調(diào)調(diào)零、滿度調(diào)零AD7672單極性失調(diào)調(diào)零、滿度調(diào)零失調(diào)調(diào)零、滿度調(diào)零過(guò)程失調(diào)調(diào)零、滿度調(diào)零過(guò)程AD7672雙極性輸入（AD584）AD7672雙極性輸入（AD584）AD7672雙極性輸入輸出關(guān)系A(chǔ)D7672雙極性輸入輸出關(guān)系A(chǔ)D7672失調(diào)調(diào)零、滿度調(diào)零過(guò)程失調(diào)調(diào)零：滿度調(diào)零：AD7672失調(diào)調(diào)零、滿度調(diào)零過(guò)程失調(diào)調(diào)零：滿度調(diào)零：AD7672

與PC總線連接啟動(dòng)，讀低8位轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷讀高8位AD7672啟動(dòng)，讀低8位轉(zhuǎn)換結(jié)束中斷讀高8位原理原理ADC0809ADC0809ADC574ADC574第四章、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2011年12月第四章、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路2011年12月內(nèi)容1、AD基本原理2、指標(biāo)3、轉(zhuǎn)換類(lèi)型逐次逼近型并行（閃電式）積分型V/F流水線高分辨率4、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路選用5、模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)發(fā)展方向6、典型應(yīng)用內(nèi)容1、AD基本原理1、AD基本原理采樣量化最大量化誤差LSB/2=2-NUR/2編碼1、AD基本原理采樣2、指標(biāo)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路主要技術(shù)指標(biāo)包括：分辨率采樣速率精度、滿度誤差、線性誤差、信噪比功耗通道數(shù)供電電壓輸入信號(hào)范圍數(shù)據(jù)接口封裝形式2、指標(biāo)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路主要技術(shù)指標(biāo)包括：轉(zhuǎn)換時(shí)間8bitAD78210.66us16bitADC7150us22bitAD1175K50ms6bitAD9006AD9016470MSPS8bitAD0809100us12bitAD57440kSPS12bitICL7109高精度、雙積分式12位模/數(shù)變換器OperatesAtUpto30Conversions/s

轉(zhuǎn)換時(shí)間8bitAD78210.66us3.1、逐次逼近型1000000000003.1、逐次逼近型100000000000逐次逼近型特點(diǎn)：N次操作時(shí)鐘決定轉(zhuǎn)換時(shí)間較快速度，采樣速率可達(dá)1MSPS功耗低精度較高結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單舉例：ADC0809AD574AD76723us逐次逼近型特點(diǎn)：3.2、并行（閃電式、閃爍式）組成：電阻分壓器、電壓比較器、緩沖器及編碼器特點(diǎn)：模數(shù)轉(zhuǎn)換速度高,采樣速率在1GSPS以上,閃爍式缺點(diǎn):分辨率不高，功耗大，成本高3.2、并行（閃電式、閃爍式）組成：電阻分壓器、電壓比較器特點(diǎn)：分辨率低：8位電路復(fù)雜：256比較器、譯碼器、鎖存器超高速100MSPS譯碼3.2、并行（閃電式、閃爍式）特點(diǎn)：3.2、并行（閃電式、閃爍式）半閃爍式ADC由于功率和體積等因素的限制，要制造高分辨率閃爍式ADC比較困難。由兩個(gè)較低分辨率的閃爍式ADC構(gòu)成較高分辨率的半閃爍式ADC或分級(jí)型ADC是制造高速ADC的主要方式之一。例：ADC600半閃爍式ADC由于功率和體積等因素的限制，要制造高分辨率閃3.3、積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器

表達(dá)式與時(shí)鐘頻率無(wú)關(guān)，只取決參考電壓在積分型ADC中采用了積分器，對(duì)交流噪聲產(chǎn)生的干擾有很強(qiáng)的抑制能力。優(yōu)點(diǎn)：分辨率高，可達(dá)22位，功耗低、成本低。缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)換速率低，12位積分型ADC的轉(zhuǎn)換速率為100～300SPS。積分型ADC主要應(yīng)用于低速、精密測(cè)量等領(lǐng)域，如數(shù)字電壓表等。

3.3、積分型模數(shù)轉(zhuǎn)換器表達(dá)式與時(shí)鐘頻率無(wú)關(guān)，只取決參考電3.4、V/F型模數(shù)轉(zhuǎn)換器

V/F型ADC和積分型ADC都屬于間接ADCV/F型ADC的原理是先將輸入模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成與頻率與電壓成正比的脈沖信號(hào)，定時(shí)時(shí)間內(nèi)對(duì)脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果即為正比于輸入模擬電壓信號(hào)的數(shù)字量從理論上講，V/F型ADC的分辨率隨著計(jì)數(shù)定時(shí)時(shí)間的增加而提高，但受到V/F轉(zhuǎn)換精度等因素的限制其優(yōu)點(diǎn)是：精度高、價(jià)格較低、功耗較低缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)換速率低，12位V/F型ADC的轉(zhuǎn)換速率為100～300SPS。

3.4、V/F型模數(shù)轉(zhuǎn)換器V/F型ADC和積分型ADC都屬3.5、流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器

具有簡(jiǎn)單重復(fù)的結(jié)構(gòu)，良好的線性和低失調(diào)特性，較高的轉(zhuǎn)換速率和分辨率。缺點(diǎn)是流水線太長(zhǎng)會(huì)影響轉(zhuǎn)換速度，需要嚴(yán)格的時(shí)序控制以及對(duì)工藝要求較高。

3.5、流水線型模數(shù)轉(zhuǎn)換器具有簡(jiǎn)單重復(fù)的結(jié)構(gòu)，良好的線性和3.5、高分辨率A/D

∑-Δ型ADC不是直接根據(jù)抽樣信號(hào)的幅值大小進(jìn)行量化編碼，而是根據(jù)前一量化值與后一量化值的差值的大小來(lái)進(jìn)行編碼?！?Δ調(diào)制器以極高的采樣頻率對(duì)輸入模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，并將兩個(gè)采樣之間的差值進(jìn)行1位數(shù)字量化，從而得到用1位數(shù)碼表示的數(shù)字信號(hào)；將這種∑-Δ調(diào)制器輸出的1位數(shù)字信號(hào)送到數(shù)字抽取濾波器進(jìn)行抽取濾波，從而得到高分辨率的線性脈沖編碼調(diào)制的數(shù)字信號(hào)。3.5、高分辨率A/D∑-Δ型ADC不是直接根據(jù)抽樣信號(hào)優(yōu)點(diǎn)為：由于∑-Δ調(diào)制器的采樣速率，比奈奎斯特采樣頻率高出許多倍，因此，∑-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器又稱(chēng)為過(guò)采樣A/D轉(zhuǎn)換器，在∑-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器前面不需要加抗混疊濾波器；這種類(lèi)型的ADC采用了1位數(shù)字量化器，從而大大減小了模數(shù)轉(zhuǎn)換器的制作難度；∑-Δ模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用了∑-Δ調(diào)制技術(shù)和數(shù)字抽取濾波技術(shù)，可以獲得極高的分辨率，可以達(dá)到24位；由于采用了1位數(shù)字量化器，采樣與量化編碼可以同時(shí)完成，不需要采樣保持電路，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。缺點(diǎn)為：功耗稍高，當(dāng)實(shí)現(xiàn)高速轉(zhuǎn)換時(shí)，需要高階∑-Δ調(diào)制器。

優(yōu)點(diǎn)為：基本原理輸入最高頻率fbfs1=256fbAD7714AD7705ADS1605基本原理輸入最高頻率fbfs1=256fb調(diào)制器量化原理調(diào)制器量化原理多路情況多路情況4、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路選用

根據(jù)其應(yīng)用場(chǎng)合，在考慮主要技術(shù)指標(biāo)的同時(shí)，兼顧其它因素。針對(duì)實(shí)際應(yīng)用的具體要求盡量做到選型合理，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、提高性能、降低成本、提高性價(jià)比。專(zhuān)用功能模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用專(zhuān)用功能模數(shù)轉(zhuǎn)換器可以大大減輕了設(shè)計(jì)負(fù)擔(dān)、降低產(chǎn)品成本和提供高儀器可靠性。因此，專(zhuān)用功能模數(shù)轉(zhuǎn)換器是首選目標(biāo)。如對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存和處理時(shí)，可以選用音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD1974；對(duì)多路電容式傳感器進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以選用電容式模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7142，它可以將14路電容式傳感器的電容量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；設(shè)計(jì)電表時(shí)可以直接采用電能計(jì)量模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADE71xx和ADE75xx系列；設(shè)計(jì)誤差小于±2度的溫度測(cè)量?jī)x表時(shí)，可以選用溫度模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD7814，其溫度測(cè)量范圍為-55度~125度。分辨率和信噪比分辨率是模數(shù)轉(zhuǎn)換器最主要的技術(shù)指標(biāo)之一。在選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換器時(shí)，分辨率必需滿足要求，而且一定要考慮其信噪比、使用環(huán)境等因素，使實(shí)際轉(zhuǎn)換精度符合要求。4、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路選用根據(jù)其應(yīng)用場(chǎng)合，在考慮主要技術(shù)指標(biāo)的同4、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路選用

采樣速率根據(jù)奈奎斯特（Nyquist）采樣定理，采樣速率必須大于輸入信號(hào)最高頻率的兩倍，才可以實(shí)現(xiàn)不失真采樣。在模數(shù)轉(zhuǎn)換器前需要對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行抗混疊濾波，即加低通濾波器。由于一般信號(hào)放大器具有有限的帶寬，實(shí)際起到低通濾波作用，因此，在模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣速率較高情況下，可以省掉低通濾波器。若選用∑-Δ型ADC，由于其對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行了過(guò)采樣，不需要加抗混疊濾波器。通道數(shù)在多路信號(hào)同步采樣情況下，需要采用多通道同步采樣模數(shù)轉(zhuǎn)換器。如ADS7864可實(shí)現(xiàn)500kHz采樣率、12位分辨率對(duì)6路信號(hào)同步采樣。供電電壓和功耗在設(shè)計(jì)電池供電儀表或設(shè)備時(shí)，在滿足分辨率和采樣速率等基本要求后，應(yīng)盡量采用低功耗、低電源的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。4、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路選用采樣速率4、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路選用

輸入信號(hào)范圍盡量使模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入信號(hào)范圍和要轉(zhuǎn)換的信號(hào)范圍匹配，使模數(shù)轉(zhuǎn)換器的分辨率得到更有效的使用。為使傳感器的輸出信號(hào)直接和模數(shù)轉(zhuǎn)換器相連，去掉信號(hào)調(diào)理電路帶來(lái)的影響，可以選用分辨率高的∑-Δ型ADC。數(shù)據(jù)接口根據(jù)微處理器的類(lèi)型、通訊速率和模數(shù)轉(zhuǎn)換器應(yīng)用場(chǎng)合選擇模數(shù)轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)接口和控制信號(hào)接口。性價(jià)比每一種ADC都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。在選用ADC時(shí)，不僅要考慮分辨率、速度和功耗等主要指標(biāo)，還要考慮輸入通道類(lèi)型和數(shù)量、輸入信號(hào)的形式、輸入信號(hào)范圍、供電電源、內(nèi)部是否有基準(zhǔn)電源、是否有采樣保持器、數(shù)據(jù)接口類(lèi)型等。在滿足要求的同時(shí)，不需要追求更高指標(biāo)，因?yàn)槟稠?xiàng)指標(biāo)更高可能會(huì)影響到其它指標(biāo)，而且價(jià)格會(huì)成倍增長(zhǎng)。4、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路選用輸入信號(hào)范圍5、模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)發(fā)展方向模數(shù)轉(zhuǎn)換速度和分辨率提高

16位100～200MHz及8～10位10GHz的高性能A/D轉(zhuǎn)換器是先進(jìn)雷達(dá)、電子戰(zhàn)和通訊系統(tǒng)的關(guān)鍵器件之一，是未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展目標(biāo)和方向。2004年美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司ADC0810008位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器采用折疊/內(nèi)插結(jié)構(gòu)，采樣率高達(dá)1.6GHz，1.9V額定供電電壓，功耗不超過(guò)1.4W，具有低噪音、低失真特性，采用低電壓差分信號(hào)傳輸（LVDS）接口。2006年ADC08B3000芯片,3GSPS的速度捕捉輸入信號(hào)，然后將有關(guān)數(shù)據(jù)存入4KB的先進(jìn)先出(FIFO)存儲(chǔ)器緩沖器，再由一個(gè)或兩個(gè)8位的CMOS輸出總線以不超過(guò)400Mbps的較低速度將模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器先進(jìn)先出緩沖器的數(shù)據(jù)傳往處理器，功耗不超3.6W。2007年德州儀器

(TI),400MSPS的14位模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADS5474。能夠支持各種高帶寬應(yīng)用，其中包括測(cè)試與測(cè)量設(shè)備、軟件無(wú)線電、雷達(dá)系統(tǒng)以及通信儀表等。2007年CirrusLogic公司.CS5560分辨率為24位，轉(zhuǎn)換率為50kSPS；CS5570的分辨率為16位，轉(zhuǎn)換率為100kSPS；CS5580/81的分辨率為14位，轉(zhuǎn)換率為200kSPS。國(guó)內(nèi)復(fù)旦大學(xué),１２５ＭＨｚ～２００ＭＨｚ）中等分辨率（８ｂｉｔ）ＣＭＯＳ高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器。低功耗采用CMOS工藝和低電壓技術(shù)開(kāi)發(fā)各種低功耗ADC。TCL5510是美國(guó)TI公司生產(chǎn)的采用CMOS工藝制造的８位高阻抗并行A/D芯片，能提供的采樣率為20MSPS。由于采用了半閃速結(jié)構(gòu)及CMOS工藝，因而大大減少了器件中比較器的數(shù)