ADC工作原理及种类

模拟信号

模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。像那些电压/电流与声音这些都是模拟信号。

数字信号

数字信号是指幅度的取值是离散的，幅值表示被限制在有限个数值之内。二进制码就是一种数字信号。二进制码受噪声的影响小，易于数字电路进行处理，所以得到了广泛应用。

ADC

Analog-to-Digital Converter（模数转换器），从字面上看，A称为模拟信号（Analog Signal），D称为数字信号（digital signal），A/D转换器也就是把模拟信号转换成数字信号的器件。而DAC，D/A转换器刚好与A/D功能相反，它是把数字信号转换成模拟信号。

常用的ADC种类

现在的数字图像采集都需要有高速的A/D采样保证有效性和精度，一般的测控系统也希望在精度上有所突破，人类的数字化的浪潮推动了A/D转换器的不断变革，而A/D转换器是人类实现数字化的先锋。A/D转换器发展，经历了多次的革新，目前常见的模数转换器（ADC）有：

逐次逼近型ADC：逐次逼近型主要应用于中速或低速、中等精度的数据采集和智能仪器中。

逐次逼近型工作框图

积分型ADC：积分型主要应用于中速或较低速、中等精度的数据采集和智能仪器中。

积分型ADC

压频变换ADC：压频变换型主要应用于中速或较低速、中等精度的数据采集和智能仪器中。

V-F型1A/D转换器逻辑图

ADC工作原理

ADC是模拟信号转换成数字信号，模拟信号是曲线，而数字信号是由0和1组成的，所以在转换过程中会有数据失真的存在，这个就与ADC的精度有关了，如果要完全非常精确的描述出整个模拟信号，那么这个数字信号将要精确到小数点后很多位，这样的精度是无止境的。

这种AD转换采用对模拟信号逐次逼近数字信号的方式来做的，在一个芯片的内部，模拟信号传输进去，通过芯片内部模拟信号部件比对之后，从而转变成数字信号给到芯片内部的数字信号寄存器。

SAR ADC基本结构

STM32单片机的ADC是逐次逼近型模数转换器。下面对该类型模数转换器进行分析。

逐次逼近型模数转换器原理框图

逐次比较型A/D转换器，就是将输入模拟信号与不同的参电信号与不同的参考电压作多次比较，使转换所得的数字量在数值上逐次逼近输入模拟量对应值。转换开始前先将所有寄存器清零。开始转换之后，时钟脉冲首先将寄存器最高位置成1，使输入数字为100…0。这个数被数模转换器转换成相应的模拟电压U0，送到比较器与Ui比较。

若U0＞Ui，说明数字过大，故将最高位1清除；若U0＜Ui，说明数字还不够大，应将最高位的1保留。然后，再按同样的方式将次高位置成1，并且经过比较以后确定这个1是否应该保留。这样逐位比较下去，一直到最低为为止。比较完成后，寄存器中的状态就是所要求的数字量输出。