模数转换器( 二 ) _生活百科

一个20位的模拟数字转换器可以当做一个24位、具有256倍过密採样的模拟数字转换器使用；
儘管有量化噪声，信噪比还是会比使用整个可用的频宽更高。使用了此技术后，可能会获得一个比单独使用转换器更高的解析度；
每倍频的过密採样（在很多套用中还不够）的信噪比的改善为3分贝（等效于0.3位）。因此，过密採样通常与噪音信号整形耦合在一起。通过噪音整形，改善可以达到每倍频6L+3 dB（这里L是用于噪音整形的环路滤波器的阶数，例如，一个2阶环路滤波器可以提供15分贝每倍频的改善）。
相对速度模拟数字转换器的速度根据其种类有较大的差异。威尔金森模拟数字转换器受到其时钟率的限制。转换所需的时间这届与沟道的数量成比例。对于一个逐次逼近（successive-approximation）模拟数字转换器，其转换时间与沟道数量的对数成比例。这样，大量沟道可以使逐次逼近转换器比威尔金森转换器快。然而，威尔金斯转换器消耗的时间是数字的，而逐次逼近转换器是模拟的。由于模拟的自身就比数字的更慢，当沟道数量增加，所需的时间也增加。这样，其在工作时具有相互竞争的过程。Flash模拟数字转换器是这三种里面最快的一种，转换基本是以一个单独平行的过程。对于一个8位单元，转换可以在十几个纳秒的时间内完成。精确度人们期望在速度和精确度之间达到一个最佳平衡。Flash模拟数字转换器具有与比较器水平的漂移和不确定性，这将导致沟道宽度的不均一性。结果是Flash模拟数字转换器的线性不佳。对于逐次逼近模拟数字转换器，糟糕的线性也很明显，不过这还是比Flash模拟数字转换器好一点。这里，非线性是源于减法过程的误差积累。在这一点上，威尔金森转换器是表现最好的。它们拥有最好的微分非线性。其他种类的转换器则要求沟道平滑，以达到像威尔金森转换器的水平。改进历程随着数字电子技术的迅速发展，各种数字设备，特别是数字电子计算机的套用日益广泛，几乎渗透到国民经济的所有领域之中。数字计算机只能够对数位讯号进行处理，处理的结果还是数字量，它在用于生产过程自动控制的时候，所要处理的变数往往是连续变化的物理量，如温度、压力、速度等都是模拟量，这些非电子信号的模拟量先要经过感测器变成电压或者电流信号，然后再转换成数字量，才能够送往计算机进行处理。

文章插图
模数转换器用途模拟量转换成数字量的过程被称为模数转换，简称A/D(Analog to Digital)转换；完成模数转换的电路被称为 A/D 转换器，简称ADC(Analog to Digital Converter) 。数字量转换成模拟量的过程称为数模转换，简称 D/A(Digital to Analog)转换；完成数模转换的电路称为D/A转换器，简称DAC(Digital to Analog Converter) 。模拟信号由感测器转换为电信号，经放大送入 AD 转换器转换为数字量，由数字电路进行处理，再由 DA转换器还原为模拟量，去驱动执行部件。为了保证数据处理结果的準确性，AD转换器和DA转换器必须有足够的转换精度。同时，为了适应快速过程的控制和检测的需要，AD转换器和 DA转换器还必须有足够快的转换速度。因此，转换精度和转换速度乃是衡量 AD转换器和 DA转换器性能优劣的主要标誌。转换方法模数转换过程包括量化和编码。量化是将模拟信号量程分成许多离散量级，并确定输入信号所属的量级。编码是对每一量级分配唯一的数字码，并确定与输入信号相对应的代码。最普通的码制是二进制，它有2的n次方个量级（n为位数）,可依次逐个编号。模数转换的方法很多，从转换原理来分可分为直接法和间接法两大类。直接法是直接将电压转换成数字量。它用数模网路输出的一套基準电压，从高位起逐位与被测电压反覆比较，直到二者达到或接近平衡。控制逻辑能实现对分搜寻的控制，其比较方法如同天平称重。先使二进位制数的最高位