模数转换器(ADC)概述
ADC:Analog-to-Digital Converter
将时间和幅值连续的模拟量转化为时间和幅值离散的数字量,A/D转换一般要经过采样、保持、量化和编码4个过程。
常用ADC:逐次逼近型、双积分型、∑-Δ型。
ADC的几个技术指标**
【1】量程:指ADC所能输入模拟信号的类型和电压范围,即参考电压。信号类型包括单极性和双极性。
【2】转换位数:量化过程中的量化位数n。 A/D转换后的输出结果用n位二进制数来表示。
【例】:10位ADC的输出值就是0~1023。
【3】分辨率:ADC能够分辨的模拟信号最小变化量。计算公式是,分辨率 = 量程 / 2的n次方
【例】:量程为单极性0-5V,8位ADC的分辨率是,5 / 256 = 0.0195V
【4】转换时间:ADC完成一次完整的A/D转换所需要的时间,包括采样、保持、量化、编码的全过程。
剖析ADC的基本转换过程
实训案例:ADC数据采样的计算应用
有一个温度测控系统,已知温度传感器在0到100度之间为线性输出,参考电压为5V,采用8为的A/D转换器,0度的时候,测的电压为1.8伏,100度的时候,测的电压为4.3伏。
【问题1】:系统的分辨率是多少?
【问题2】:采集到数据10010001,表示多大电压?温度是多少?
由于温度是线性变化,先求得斜率k,得到温度和电压的关系表达式。
k = (100 – 0)/(4.3-1.8) = 40, y = 40*(x-1.8) (x为采样得到的电压)
由于采用的是8为ADC,参考电压为5V,所以分辨率为:
5 / 256 = 0.0195V = 19.5mV(最小能分辨的电压,分辨率)
0.0195 * 40 = 0.78度(最小能分辨的温度)
因为 10010001B = 91H = 145, 所以 0.0195 * 145 = 2.8275V
该电压信号对应的温度是:(2.83V – 1.8V) * 40 = 41.1摄氏度