在仪器仪表体系中,常常需求将检测到的接连改变的模仿量如:温度、压力、流量、速度、光强等改变成离散的数字量,才干输入到计算机中进行处理。这些模仿量通过传感器改变成电信号(一般为电压信号),通过扩大器扩大后,就需求通过必定的处理变成数字量。完成模仿量到数字量改变的设备一般成为模数转化器(ADC),简称A/D。
跟着集成电路的飞速发展,A/D转化器的新规划思维和制作技能层出不穷。为满意各种不同的检测及操控需求而规划的结构不同、功能各异的A/D转化器应运而生。
下面讲讲A/D转化器的基本原理和分类。
依据A/D转化器的原理可将A/D转化器分红两大类。一类是直接型A/D转化器,将输入的电压信号直接转化成数字代码,不通过中心任何变量;另一类是直接型A/D转化器,将输入的电压改变成某种中心变量(时刻、频率、脉冲宽度等),然后再将这个中心质变成数字代码输出。
虽然A/D转化器的品种许多,但现在广泛使用的首要有三品种型:逐次迫临式A/D转化器、双积分式A/D转化器、V/F改换式A/D转化器。别的,近些年有一种新式的Σ-Δ型A/D转化器异军突起,在仪器中得到了广泛的使用。
逐次迫临式(SAR)A/D转化器(SAR)的基本原理是:将待转化的模仿输入信号与一个估测信号进行比较,依据二者巨细决议增大仍是减小输入信号,以便向模仿输入信号逼进。估测信号由D/A转化器的输出取得,当二者持平时,向D/A转化器输入的数字信号就对应的时模仿输入量的数字量。这种A/D转化器一般速度很快,但精度一般不高。常用的有ADC0801、ADC0802、AD570等。
双积分式A/D转化器的基本原理是:先对输入模仿电压进行固定时刻的积分,然后转为对规范电压的反相积分,直至积分输入回来初始值,这两个积分时刻的长短正比于二者的巨细,从而能够得出对应模仿电压的数字量。这种A/D转化器的转化速度较慢,但精度较高。由双积分式发展为四重积分、五重积分等多种方法,在确保转化精度的前提下提高了转化速度。常用的有ICL7135、ICL7109等。
Σ-Δ型AD由积分器、比较器、1位D/A转化器和数字滤波器等组成。原理上近似于积分型,将输入电压转化成时刻(脉冲宽度)信号,用数字滤波器处理后得到数字值。电路的数字部分基本上简略单片化,因而简略做到高分辨率。首要用于音频和丈量。这种转化器的转化精度极高,到达16到24位的转化精度,价格低廉,缺点是转化速度比较慢,比较合适用于对检测精度要求很高但对速度要求不是太高的查验设备。常用的有AD7705、AD7714等。
V/F转化器是把电压信号转化成频率信号,由杰出的精度和线性,并且电路简略,对环境习惯能力强,价格低廉。适用于非快速的远距离信号的A/D转化进程。常用的有LM311、AD650等。