原创 几种A/D转换技术的介绍

几种A/D转换技术的介绍：<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

    (1)直接转换ADC

    直接转换ADC也称“闪电”式(Flash)，这种结构的ADC速度极快，所有位的转换同时完成， 但要求高密度集成数量巨大的比较器，如图4所示，一个N位分辨率的转换器需要2N-1个比较器。参考电压由一个电阻网络设定，彼此相差VReF/2N，当输入电压NiN加上以后，所有比较器将 V1N与各自的参考电压值进行比较。输出经一个编码逻辑单元编码后产生转换器的并行 N位数据输出，虽然直接转换 ADC 具有最快的速度，(目前可达几个GHz)，但其分辨率受到集成度的限制，其过大的输入电容及大量的比较器产生的功率耗散，都将使该种转换器的应用受到影响。

    (2)逐次逼近ADC

    逐次逼近ADC或称为位权转换技术，这种结构如图 5，采用一个比较器和一个N位数模转换器(DAC)和一个逐次逼近寄存控制器(SAR)等组成，当开始转换时，SAR将高位设置为 1， DAC将该值转换模拟量后由比较器与输入电压进行比较，当高于输入电压时则SAR将第 1位设为 0，同时设置第二位为 1进行下一次比较，当 DAC电压低于输入电压时 SAR将该位设为 1，同时设置下一位为 1，这样直到第 N位设置并判断完成后， SAR将此比较结果作为 ADC的输出。这种转换技术具有功耗较低，很低的生产成本，但其输入带宽低，采样速率不高(最高达1MSPS)。

    (3)积分型ADC

    积分型ADC又称双斜率转换技术，它包括两个主要部分，一部分电路采样并量化输入电压，产生一个时域间隔，另一部分产生脉冲序列，再由一个记数器将其转换成数字量。如图6，图7，积分型 ADC的速度和带宽都非常低，但它们抑制高频噪声和固定的低频干扰的能力很强。

    (4) ∑-ΔADC

    ∑-Δ转换器又称过采样转换器，这种转换器由∑-Δ调制器及数字滤波器和1位DAC构成，如图8，输入信号送入∑-ΔADC后被1位DAC进行高速量化，经过数字滤波处理后，得到转换记录。

    (5)“流水线”ADC

    “流水线” ADC又称为子区式模数转换器，它由级联的多级电路组成，每一级包含一个采样保持放大器，一个低分辨率ADC和DAC，以及一个求和电路和一个可提供增益的级间放大器组成。如图 9，首先由第一级执行较粗略的M位A/D转换。按着由一个N位精度的DAC将转换结果变回到<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />2M的模拟电平与输入求差，最后由级间放大器将差值信号传入下一级，经过最后一级转换后，最后由较精确的低位闪电式转换器将最后的差值进行转换。将所有子区的转换结果组合起来，从而完成转换。

    此结构简化了ADC的设计，允许各子区同时对多个采样进行处理。非常低的功耗、很高的转换速度，可达10MSPS。该结构对噪声，带宽和瞬态响应速度等都具有很大的改善。

    通过以上各种A/D转换器的特点，我们可以看出，“流水线”ADC不仅具有很高的采样率、很宽的输入频带，而且功耗低是动测仪的理想器件。