单片机小白学习之路（三十七）---AD转换

目标：ADC的理解

ADC（analog to digital converter）也称为模数转换器，是指一个将模拟量转变为数字量。（A:模拟信号，D:数字信号），ADC就是起到把连续的信号用离散的数字表达出来的作用。

模拟量：就是指变量在一定范围内连续变化的量，也就是在一定范围内可以取任意值。比如日常使用的卷尺，它总长是1米，我既可以抽出来0.5米，也可以抽出来0.22555....米，在1米范围内任意取。

数字量：而我们用的米尺上被我们人为的做上了刻度符号，每两个刻度之间的间隔是1mm，这个刻度实际上就是我们对模拟量的数字化，由于有一定的间隔，不是连续的，所以在专业领域里我们称之为离散的。

一个n位的ADC表示这个ADC共有2的n次方个刻度。8位的ADC，输出的是从0到255一共256个数字量，也就是2的8次方个数据刻度。

2.基准源

基准源，也叫基准电压，是ADC的一个重要指标，要想把输入ADC的信号测量准确，那么基准源首先要准，基准源的偏差会直接导致转换结果的偏差。就像那根卷尺，被火烤了热涨冷缩变长了，自然误差变大了。

3.分辨率

分辨率是数字量变化一个最小刻度时，模拟信号的变化量，定义为满刻度量程与2n-1的比值。5.10V的电压系统，使用8位的ADC进行测量，那么相当于0到255一共256个刻度，把5.10V平均分成了255份，那么分辨率就是5.10/255 = 0.02V。

4.INL(积分非线性度)和DNL(差分非线性度)

初学者很容易搞混分辨率和精度的关系，认为分辨率越高精度就越高，实际上两者没有必然的关系，如下图分辨率一样但下面的精度明显不如上面的

精度比较

ADC精度关系重大的两个指标是INL(Integral NonLiner)和DNL(DifferenciaNonLiner)。

INL：指ADC器件在所有的数值上对应的模拟值，和真实值之间误差最大的那一个点的误差值，是ADC最重要的一个精度指标，单位是LSB。

一个基准为5.10V的8位ADC，它的分辨率就是0.02V，用它去测量一个电压信号，得到的结果是100，那么它的电压就是100*0.02=2v，假设它的INL是1LSB，那么我们得到的真实电压应该在1.98---2.02之间,数字是99---101.

DNL：表示的是ADC相邻两个刻度之间最大的差异，单位是LSB。一把分辨率是1毫米的尺子，相邻的刻度之间并不都刚好是1毫米，而总是会存在或大或小的误差。同理，一个ADC的两个刻度线之间也不总是准确的等于分辨率，也是存在误差，这个误差就是DNL。

一个基准为5.10V的8位ADC，假定它的DNL是0.5LSB，那么当它的转换结果从100增加到101时，理想情况下实际电压应该增加0.02V，但DNL为0.5LSB的情况下实际电压的增加值是在0.01～0.03之间。

5.转换速率

转换速率，是指ADC每秒能进行采样转换的最大次数，单位是sps（或s/s、sa/s，即samples per second）,而完成一次A/D转换所需的时间（包括稳定时间），则是转
换速率的倒数。

比如逐次逼近寄存器里面有一位数据，先经过D/A转换器变模拟量变成V₀，然后比较器与V_i比较如果V₀i则数据留下，如果大于则清除数据即清0，待8位满了，就又通过逻辑控制电路回到逐次寄存器又转入缓冲寄存器

2.双积分式

双积分式

一开始开关打在V_IN上，积分器输出在时间T内上升，输入电压越高则越高，然后开关打在标准电压上，积分器输出电压开始下降，之前的电压越高则下降到0所需的时间越长

A2,A1,A0的组合是通道选择位，+IN标记表明该端口被选中

模式

有单端模式和差分模式，单端模式就是日常接些，光敏传感器什么的，差分用于触摸屏。

控制位命令

该控制位命令是传入DIN的，低四位和最高位可以保持不变，就变A2，A1，A0来进行通道选择看是连哪个传感器来决定

时序图

模块电路

里面的X+就是引脚表的XP（X-PlUS）,X-就是XN（X-NO）

如果要检测转换电位器模拟信号，控制字命令寄存器值为0X94或者0XB4.
如果要检测转换热敏电阻模拟信号，控制字命令寄存器值为0XD4.
如果要检测转换光敏电阻模拟信号，控制字命令寄存器值为0XA4.
如果要检测转换AIN3通道上模拟信号，控制字命令寄存器值为0XE4.