怎样选择合适的ADC芯片

ADC模数转换器分类和选型主要指标

2011-10-25 16:09:31

分享：

标签：    ADC

模数转换器的文章网上非常多，目前自己也在选，这里把找到的资料汇总整理一下，并加上一些自己的小看法，整理如下：
积分型
积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。

逐次比较型
逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。

并行比较型/串并行比较型
并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLash(快速)型。由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器。

 

串并行比较型
Half flash(半快速)型：是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成，用两次比较实行转换。

三步或多步实现AD转换的叫做分级（Multistep/Subrangling）型AD，而从转换时序角度又可称为流水线（Pipelined）型AD，现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。

Σ-Δ调制型
Σ-Δ型AD由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组成。原理上近似于积分型，将输入电压转换成时间(脉冲宽度)信号，用数字滤波器处理后得到数字值。

压频变换型
压频变换型是通过间接转换方式实现模数转换的。将输入的模拟信号转换成频率，然后用计数器将频率转换成数字量。

优点缺点分析：

我们选型的时候一般需要考虑以下一些参数：
确定A/D转换器的精度：精度是反映转换器的实际输出接近理想输出的精确程度的物理量。
分辩率(Resolution) 指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻度与2n的比值。分辩率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。
量化误差 (Quantizing Error) 由于AD的有限分辩率而引起的误差，即有限分辩率AD的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD（理想AD）的转移特性曲线（直线）之间的最大偏差。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。
在转化过程中，由于存在量化误差和系统误差，精度会有所损失。其中量化误差对于精度的影响是可计算的，它主要决定于A/D转换器件的位数。

一般把8位以下的A/D转换器称为低分辨率ADC，9~12位称为中分辨率ADC，13位以上为高分辨率。A/D器件的位数越高，分辨率越高，量化误差越小，能达到的精度越高。

选择A/D转换器的转换速率
转 换速率(Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的时间的倒数。采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的间隔。为了保证转换的正确完成，采样速率 (Sample Rate)必须小于或等于转换速率。常用单位是ksps和Msps，表示每秒采样千/百万次。

选择合适的量程
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。

选择A/D器件的输出接口
A/D器件接口的种类很多，有并行总线接口的，有SPI、I2C、1-Wire等串行总线接口的。它们在原理和精度上相同，但是控制方法和接口电路会有很大差异。

选择A/D器件的通道数和封装
这与系统有关，通道数要满足整个采集系统的需要。封装则决定PCB布板的时候的大小，而且在高速应用的时候也影响连线的分布参数。

选择A/D器件温度范围
这仅仅与一些苛刻的环境有关，注意每个AD有固定的应用的温度范围。

常用的选型表：