AD转换器选用原则

    A/D 转换器（Analog-to-Digital Converter）又叫模/数转换器，即是将模拟信号（电压或是电流的形式）转换成数字信号的电路。这种数字信号可让仪表、计算机外设接口或是微处理机来加以操作。A/D 转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号，因此，A/D 转换一般要经过取样、保持、量化及编码 4 个过程。在实际电路中，这些过程有的是合并进行的，例如，取样和保持，量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。A/D 转换器是数据采集系统的核心器件，采样率、分辨率、精度是 A/D 转换器的 3个重要技术指标，直接影响数据采集系统的精度。因此，选择 A/D 转换器应该考虑以下几点：

（1）采样率：采样率是数据采集转换器的重要技术指标，它是指在单位时间内数据采集转换器对模拟信号的采集次数。但也并不是采样率越高越好：采样率太高，得到完美信号的同时，也会得到大量的无用数据，这将浪费硬盘空间；若采样率低于信号频率虽然节省了硬盘空间，但将会得到一个无用的测试结果。在实际应用中，为了使采样后输出的离散时间序列信号可以无失真地反映出原输入信号，由采样定理可知，推荐采样率应为信号最高频率的（5~20）倍。

（2）分辨率：分辨率：它说明 A/D 转换器对输入信号的分辨能力。A/D 转换器的分辨率以输出二进制（或十进制）数的位数表示。在最大输入电压一定时，输出位数越多，量化单位越小，分辨率越高。A/D 转换器的位数通常有 8 位、12 位、14 位、16 位和 24 位。过高的分辨率也会带来其它的问题：为获得一个稳定的信号，A/D 转换需要更多的采样时间。也就是说，分辨率越高，A/D 采样越慢。

（3）精度：精度是一个反映具有 n 位的实际 A/D 转换器与理想 A/D 转换器差距的重要指标之一，通常以误差的形式来给出精度。精度越高，数据质量也就越高，测量结果也就越加可信。

（4）转换速率与转换时间：转换速率是指 A/D 转换器每秒钟转换的次数。转换时间是指完成一次 A/D 转换所需的时间（包括稳定时间）。转换时间是转换速率的倒数。

（5）量化误差：有限分辨率 A/D 的阶梯状转移特性曲线与理想无限分辨率 A/D 的转移特性曲线（直线）之间的最大偏差称为量化误差。通常是 1 个或半个最小数字量的模拟变化量，表示为 1LSB，1/2LSB。

（6）线性度：实际 A/D 转换器的转移函数与理想直线的最大偏差。不包括量化误差、偏移误差（输入信号为零时，输出信号不为零的值）和满刻度误差（满刻度输出时，对应的输入信号与理想输入信号值之差）三种误差。

（7）量程：量程是指 A/D 能够转换的电压范围。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。

（8）其他指标：内部/外部电压基准、失调（零点）温度系数、增益温度系数，以及电源电压变化抑制比等性能指标。