一文講解ADC模數轉換芯片的原理及轉換過程

ADC模數轉換芯片主要應用于各類精度測量電子產品方案開發(fā)中，在電子秤方案、充氣泵方案以及各類精度測量都可看見它的身影。我們所接觸到的信號都是模擬信號，當我們需要將這些模擬信號轉換成數字信號利于存儲和傳輸時，就需要ADC模擬轉換芯片幫助我們實現這一功能。ADC芯片全稱Analog-to-Digital Converter（模擬數字轉換器），是一個幫助我們將模擬信號轉換成為數字信號的轉換器芯片。

那么，今天我們就來了解下ADC模數轉換芯片的原理及其轉換過程。

ADC的轉換原理根據ADC的電路形式有所不同。 ADC電路通常由兩部分組成，它們是：采樣、保持電路和量化、編碼電路。其中量化、編碼電路是最核心的部件，任何ADC轉換電路都必須包含這種電路。 ADC電路的形式很多，通?？梢圆閮深悾?br /> 間接法：它是將采樣-保持的模擬信號先轉換成與模擬量成正比的時間或頻率，然后再把它轉換為數字量。這種通常是采用時鐘脈沖計數器，它又被稱為計數器式。它的工作特點是：工作速度低，轉換精度高，抗干擾能力強。
直接法：通過基準電壓與采樣—保持信號進行比較，從而轉換為數字量。它的工作特點是：工作速度高，轉換精度容易保證。
模一數轉換的過程有四個階段，即采樣、保持、量化和編碼。

1.采樣：采樣是模數轉換的第一步，采樣是將連續(xù)時間信號變成離散時間信號的過程。經過采樣，時間連續(xù)、數值連續(xù)的模擬信號就變成了時間離散、數值連續(xù)的信號，稱為采樣信號。采樣電路相當于一個模擬開關,模擬開關周期性地工作。理論上，每個周期內，模擬開關的閉合時間趨近于0。在模擬開關閉合的時刻采樣時刻)，我們就“采”到模擬信號的一個“樣本”。

2.量化：量化是模數轉換的第二步，量化是將連續(xù)數值信號變成離散數值信號的過程。理論上，經過量化，我們就可以將時間離散、數值連續(xù)的采樣信號變成時間離散、數值離散的數字信號。
在電路中，數字量通常用二進制代碼表示。因此，量化電路的后面有一個編碼電路，將數字信號的數值轉換成二進制代碼。
然而，量化和編碼總是需要一定時間才能完成，所以，量化電路的前面還要有一個保持電路。保持是將時間離散、數值連續(xù)的信號變成時間連續(xù)、數值離散信號的過程。在量化和編碼期間，保持電路相當于一個恒壓源，它將采樣時刻的信號電壓“保持”在量化器的輸入端。雖然邏輯上保持器是一個獨立的單元，但是，工程上保持器總是與采樣器做在一起。兩者合稱采樣保持器。

3.編碼：編碼是模數轉換的第三步，它指將量化后的離散的數字信號進行編碼，將各個量化值轉換成一定的編碼形式，從而將離散的數字信號轉換成二進制的數字信號

4.存儲：存儲是模數轉換的第四步，它指將編碼后的二進制的數字信號進行存儲，將各個二進制信號存儲到一定的存儲介質中，從而將二進制的數字信號轉換成可以被計算機處理的數字信號。