150度AD轉(zhuǎn)換器

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量化與編碼

數(shù)字信號不僅在時(shí)間上是離散的，而且在幅值上也是不連續(xù)的。任何一個(gè)數(shù)字量的大小只能是某個(gè)規(guī)定的小數(shù)量單位的整數(shù)倍。原理上近似于積分型，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間(脈沖寬度)信號，用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。為將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，在A/D轉(zhuǎn)換過程中，還必須將取樣-保持電路的輸出電壓，按某種近似方式歸化到相應(yīng)的離散電平上，這一轉(zhuǎn)化過程稱為數(shù)值量化，簡稱量化。量化后的數(shù)值后還需通過編碼過程用一個(gè)代碼表示出來。經(jīng)編碼后得到的代碼就是A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字量。

量化過程中所取小數(shù)量單位稱為量化單位，用△表示。它是數(shù)字信號低位為1時(shí)所對應(yīng)的模擬量，即1LSB。

在量化過程中，由于取樣電壓不一定能被△整除，所以量化前后不可避免地存在誤差，此誤差稱之為量化誤差，用ε表示。量化誤差屬原理誤差，它是無法消除的。A/D 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，各離散電平之間的差值越小，量化誤差越小。

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采樣是AD轉(zhuǎn)換的速度性能指標(biāo)，通俗的說就是每秒里能采樣多少次，采樣次數(shù)越高芯片性能越好。如果對采樣不理解，也可以用另一種方式理解，就是一個(gè)AD轉(zhuǎn)換芯把電壓值轉(zhuǎn)換成數(shù)字值這個(gè)過程所需要的時(shí)間，時(shí)間越短越好。

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A/D 的輸出精度是由基準(zhǔn)輸入和輸出字長共同決定的，輸出精度定義了A/D 可以進(jìn)行轉(zhuǎn)換的電壓變化。AD輸出由計(jì)算機(jī)來檢查，計(jì)算機(jī)將以定量的方式把頻譜誤差分量指示在圖8的顯示界面中3。轉(zhuǎn)換精度就是A/D步長值，該值可以通過計(jì)算基準(zhǔn)電壓和轉(zhuǎn)換值的比例得到。對于上面給出的使用5V 基準(zhǔn)電壓的8位A/D來說，其分辨率為19.5mV，也就是說，所有低于19.5mV 的輸入電壓的輸出值都為0，在19.5mV~39mV 之間的輸入電壓的輸出值為1，而在39mV~58.6mV 之間的輸入電壓的輸出值為3，以此類推。

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積分非線性表示了ADC器件在所有的數(shù)值點(diǎn)上對應(yīng)的模擬值和真實(shí)值之間誤差的那一點(diǎn)的誤差值，也就是輸出數(shù)值偏離線的距離。編程過程可分為三步：(1)根據(jù)設(shè)計(jì)要求寫出與或邏輯表達(dá)式的布爾方程。單位是LSB。例如，一個(gè)12bit的ADC，INL值為1LSB，那么，對應(yīng)基準(zhǔn)4.095V，測某電壓得到的轉(zhuǎn)換結(jié)果是1.000V，那么，真實(shí)電壓值可能分布在0.999V到1.001V之間。