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模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱ADC。是電子系統(tǒng)中極其重要的元件，它能將連續(xù)變化的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字信號(hào)，供數(shù)字處理器、計(jì)算機(jī)等設(shè)備使用。核心任務(wù)是將模擬世界中的連續(xù)電壓信號(hào)，轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)或數(shù)字系統(tǒng)能夠識(shí)別的數(shù)字碼。模擬信號(hào)具有無(wú)限的幅度和時(shí)間的連續(xù)性，而數(shù)字信號(hào)則是離散的、有限的數(shù)值。

模數(shù)轉(zhuǎn)換過(guò)程包括采樣、量化和編碼三個(gè)基本步驟。

采樣：對(duì)連續(xù)的模擬信號(hào)按照一定時(shí)間間隔進(jìn)行采樣，獲得一系列離散時(shí)間點(diǎn)的信號(hào)值。

量化：將采樣得到的模擬值映射到預(yù)定的有限數(shù)字級(jí)別中，近似成最近的數(shù)字值。

編碼：將量化后的數(shù)字值轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼，供數(shù)字系統(tǒng)處理。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要類型及原理

根據(jù)不同的轉(zhuǎn)換方式和應(yīng)用需求，模數(shù)轉(zhuǎn)換器有多種實(shí)現(xiàn)類型，以下介紹幾種常見(jiàn)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器及其轉(zhuǎn)換原理。

1.逐次逼近型ADC

逐次逼近型ADC通過(guò)逐步逼近模擬輸入電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換。其核心是一組電容或電阻構(gòu)成的比較電路和逐次逼近寄存器（SAR）。

轉(zhuǎn)換過(guò)程：

將比較電路的輸出與輸入電壓逐位比較，從最高位開(kāi)始逐漸判斷每一位是“1”還是“0”。

通過(guò)不斷調(diào)整DAC輸出的電壓與輸入電壓進(jìn)行比較，逐漸逼近模擬信號(hào)的真實(shí)電平。

最終得到完整的數(shù)字編碼。

優(yōu)點(diǎn)是速度快、精度高，適用于中高精度應(yīng)用。

2.間接型（積分型）ADC

積分型ADC通過(guò)對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行積分，將輸入電壓轉(zhuǎn)化為時(shí)間長(zhǎng)度，再通過(guò)計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。

轉(zhuǎn)換過(guò)程：

首先，將輸入電壓進(jìn)行積分，測(cè)量積分時(shí)間。

通過(guò)對(duì)積分時(shí)間計(jì)數(shù)，計(jì)算輸入信號(hào)的幅值。

積分型ADC噪聲抗干擾能力強(qiáng)，適用于高精度、低速場(chǎng)合，如數(shù)字萬(wàn)用表。

3.閃速型ADC（FlashADC）

閃速型ADC采用多級(jí)比較器同時(shí)對(duì)輸入電壓進(jìn)行比較，生成數(shù)字量。

轉(zhuǎn)換過(guò)程：

許多并行比較器將輸入電壓與預(yù)定參考電壓快速比較。

同時(shí)輸出一組數(shù)字電平。

閃速型ADC速度極快，但電路復(fù)雜，功耗較高，多用于高速采樣場(chǎng)合，如視頻采集。

模數(shù)轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵指標(biāo)

分辨率：表示ADC的量化精度，通常以位數(shù)(bit)表示，如8位、12位、16位，分辨率越高，量化誤差越小。

采樣率：ADC單位時(shí)間內(nèi)采樣次數(shù)，決定最大可捕捉信號(hào)頻率。

量化誤差：由于量化產(chǎn)生的誤差，影響信號(hào)還原精度。

信噪比(SNR)、線性度等性能參數(shù)也很重要。