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设计ADC芯片需要考虑什么因素呢？

更新时间: 2024-01-22 15:54:39
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　　ADC，也就是我们平时所说的模数转换器。通过使用ADC，我们能实现很多工业上的器件。为了增进大家对ADC的认识，本文将对ADC芯片，以及设计ADC时需要考虑的因素予以介绍。如果你对ADC具有兴趣，不妨和鼎盛合科技一起继续往下阅读哦。

　　一、ADC芯片

　　ADC芯片是将模拟的信号转换为真实可见的数字信息的一个转换芯片，在现代科技中它有着举足轻重的位置，是现代化发展中不可或缺的元器件之一。

　　ADC芯片主要看两个基本指标，一个是速度—Speed，一个是精度—ResoluTIon。顾名思义，速度代表着ADC可以转换多大带宽—Bandwidth的模拟信号，带宽对应的就是模拟信号频谱中的最大频率。精度就是衡量转换出来的数字信号与原来的模拟信号之前的差距。

　　ADC第一步操作是对模拟信号进行采样，说到采样，要先引入一个20世纪信息论中伟大的香农-奈奎斯特采样定理：为了不失真地恢复模拟信号，采样频率应该大于等于模拟信号带宽的2倍。换句话说，如果ADC的采样频率是Fs(Hz)，那么它可以转换的模拟信号带宽至多是Fs/2(Hz)。对应采样频率为Fs(Hz)的ADC，它在时域里1秒中可以采集(1/Fs)点的信息。对于ADC的速度指标，我们通常用单位SPS(Sample 
Per Second)来表示，比如1MSPS代表着1M Samples Per 
Second,对应的ADC的采样频率就是1MHz，可以转换的模拟信号带宽至多是0.5MHz。

　　ADC第二步操作就是把采样的模拟信号量化成数字信号。数字信号代表的数值与模拟信号的真实数值之间的差距越小，代表着ADC的精度越高，我们通常用N-bit来表示精度，比如10-bit代表着数值之间的最大差距是1/(2^10)。精度越高的ADC，转换出来的数字信号越接近于原来真实的模拟信号。

　　ADC芯片的精度越来越高，所使用的方向也越来越广。如在pcba方案开发鼎盛合的ADC芯片大多数就使用在测量衡器上面，与传感器等元器件配合使用做测量衡器的pcba方案开发。

　　二、设计ADC需要考虑什么

　　在确定A/D转换器件在确定设计方案后，首先需要明确A/D转换的需要的指标要求，包括数据精度、采样速率、信号范围等等。

　　1.确定A/D转换器的位数在选择A/D器件之前，需要明确设计所要达到的精度。精度是反映转换器的实际输出接近理想输出的精确程度的物理量。在转化过程中，由于存在量化误差和系统误差，精度会有所损失。其中量化误差对于精度的影响是可计算的，它主要决定于A/D转换器件的位数。A/D转换器件的位数可以用分辨率来表示。一般把8位以下的A/D转换器称为低分辨率ADC，9~12位称为中分辨率ADC，13位以上为高分辨率。A/D器件的位数越高，分辨率越高，量化误差越小，能达到的精度越高。理论上可以通过增加A/D器件的位数，无止境提高系统的精度。但事实并非如此，由于A/D前端的电路也会有误差，它也同样制约着系统的精度。

　　比如，用A/D采集传感器提供的信号，传感器的精度会制约A/D采样的精度，经A/D采集后信号的精度不可能超过传感器输出信号的精度。设计时应当综合考虑系统需要的精度以及前端信号的精度。

　　2.选择A/D转换器的转换速率在不同的应用场合，对转换速率的要求是不同的，在相同的场合，精度要求不同，采样速率也会不同。采样速率主要由采样定理决定。确定了应用场合，就可以根据采集信号对象的特性，利用采样定理计算采样速率。如果采用数字滤波技术，还必须进行过采样，提高采样速率。

　　3.判断是否需要采样/保持器采样/保持器主要用于稳定信号量，实现平顶抽样。对于高频信号的采集，采样/保持器是非常必要的。如果采集直流或者低频信号，可以不需要采样保持器。

　　4.选择合适的量程模拟信号的动态范围较大，有时还有可能出现负电压。在选择时，待测信号的动态范围最好在A/D器件的量程范围内。以减少额外的硬件付出。

　　5.选择合适的线形度在A/D采集过程中，线形度越高越好。但是线形度越高，器件的价格也越高。当然，也可以通过软件补偿来减少非线性的影响。所以在设计时要综合考虑精度、价格、软件实现难度等因素。
 

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