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ADC基本原理是什么?ADC有哪些输入类型?

2023-04-04 15:04:35 smartmeter 18

[关键字]:ADC  指数  模拟数字转换器

[导读]为增进大家对ADC模拟数字转换器的认识,本文将对ADC模拟数字转换器基本原理、ADC模拟数字转换器输入类型予以介绍。

ADC有什么作用? ADC可以将模拟信号转变为数字信号。为增进大家对ADC模拟数字转换器的认识,本文将对ADC模拟数字转换器基本原理、ADC模拟数字转换器输入类型予以介绍。

一、ADC基本原理

这种转换器的基本原理是把输入的模拟信号按规定的时间间隔采样,并与一系列标准的数字信号相比较,数字信号逐次收敛,直至两种信号相等为止。然后显示出代表此信号的二进制数,模拟数字转换器有很多种,如直接的、间接的、高速高精度的、超高速的等。每种又有许多形式。同模拟数字转换器功能相反的称为“数字模拟转换器”,亦称“译码器”,它是把数字量转换成连续变化的模拟量的装置,也有许多种和许多形式。

二、ADC的输入类型

1、单端输入

具有单端输入的ADC将模拟输入电压相对于地进行数字化。单端输入可简化ADC驱动器要求,降低信号链的复杂性并降低功耗。单端输入可以是单极性或双极性,其中单端单极性ADC上的模拟输入仅在GND上方摆动(0V至VFS,其中VFS是由参考电压确定的满量程输入电压)和单端双极性ADC上的模拟输入也称为真双极性,在GND(±VFS)之上或之下摆动。

2、伪差分输入

具有伪差分输入的ADC在有限范围内数字化差分模拟输入电压(IN + - IN-)。 IN +输入具有实际模拟输入信号,而IN-输入具有受限范围。

伪差分单极性ADC在0V范围内数字化差分模拟输入电压(IN + - IN-)到VFS。在此范围内,在IN +引脚上驱动的单端单极性输入信号相对于信号接地参考电平进行测量,由IN-引脚驱动。 IN +引脚允许从GND摆动到VFS,而IN-引脚限制在GND±100mV左右。

伪差分双极ADC将差分模拟数字化输入电压(IN + - IN-)在±VFS / 2的范围内。在此范围内,在IN +引脚上驱动的单端双极性输入信号相对于在IN-引脚上驱动的信号中间参考电平进行测量。允许IN +引脚从GND摆动到VFS,而IN-引脚限制在VFS / 2±100mV左右。

伪差分真双极ADC数字化差分模拟输入电压(IN + - IN-)在±VFS范围内。在此范围内,在IN +引脚上驱动的真双极性输入信号相对于信号接地参考电平进行测量,由IN-引脚驱动。允许IN +引脚摆幅高于或低于GND至±VFS,而IN-引脚限制在GND±100mV左右。

伪差分输入有助于分离信号来自ADC地的地,允许消除小的共模电压。它们还允许以ADC地为参考的单端输入信号。伪差分ADC非常适合需要直流共模电压抑制的应用,单端输入信号以及不需要差分驱动器复杂性的应用。伪差分输入简化了ADC驱动器的要求,降低了信号链的复杂性并降低了功耗。

3、全差分输入

具有完全差分输入的ADC差分输入在±VFS范围内数字化差分模拟输入电压(IN + - IN-)。在此范围内,IN +和IN-引脚应相对于彼此异相驱动180°,以固定共模电压为中心,例如VREF / 2±50mV。在大多数全差分ADC中,IN +和IN-引脚都允许从GND摆动到VFS(图3a),而在全差分真双极性ADC中,IN +和IN-引脚都允许摆动到高于或低于GND至±VFS(图3b)。

全差分输入提供比单端或伪差分输入更宽的动态范围和更好的SNR性能。全差分ADC非常适合要求最高性能的应用。

4、具有宽输入共模的差分输入

带差分输入的ADC将电压差数字化在IN +和IN-引脚之间,支持宽共模输入范围。 IN +和IN-上的模拟输入信号可以彼此具有任意关系。在大多数差分ADC中,IN +和IN-都保持在GND和VFS之间,而在差分真双极性ADC中,IN +和IN-引脚都允许在GND之上或之下摆动到±VFS。差分输入非常适合需要宽动态范围和高共模抑制的应用。作为最灵活的ADC输入类型之一,具有差分输入的ADC还可以数字化其他类型的模拟输入信号,如单端单极性,伪差分单极性/双极性和全差分。



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