AD转换的一个硬件实现原理

ADC的一个实现原理如下，也就是说利用PWM滤波后得到的电压值作为比较器的正端输入，而模拟输入作为比较器的负端输入，通过判断输出是高还是低，加上不断地改变比较器正端的输入电压（通过改变PWM的占空比），从而界定出模拟输入电压的范围。

据说，很多单片机采用了这种方法。

举个例子，假设模拟输入为2V，假设PWM的高电平为5V，我们先使比较器正端的输入电压为2.5V，则输出为高，此时我们知道模拟输入小于2.5V，接着采用折半的方法继续验证，使比较器正端的输入电压为1.25V，此时输出为低，所以我们知道模拟输入大于1.25V，以此类推，我们会不断得到一个越来越精确的范围。具体精度受限于具体电路，所以也就有了很多单片机所说的具体多少位ADC（诸如10bit-AD等）了。

下面进行仿真验证（采用软件multisim）：

（1）RC滤波效果如下：

从图中我们可以知道，PWM方波（蓝色）经过RC滤波后，会得到一个直流电压（红色），由于此时PWM的占空比为50%，所以输出电压是PWM高电平的50%，要想改变输出电压的大小，只需要改变PWM的占空比即可（正比关系）。

需要注意的是，通过仿真验证：提高R、C的值可以使输出的纹波变小，但是会使延时时间变长（也就是到达稳定电压的时间变长）。增加PWM的频率也可以使纹波变小，且目前没有发现对电路有什么不好的影响。

（2）当正端输入（2.5V）比模拟输入高（2V）时，效果如下，此时输出为高（绿色）。

（3）当正端输入（1.25V）比模拟输入低（2V）时，效果如下，此时输出为高（绿色）。

（4）通过不断的判断输入的高低，不断的调整输入电压的范围，就可以得到越来越精确的范围。