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行業知識

ADC基本原理是什么?ADC有哪些輸入類型?

2024-02-22 13:38:09 smartmeter 49

[關鍵字]:ADC  指數  模擬數字轉換器

[導讀]為增進大家對ADC模擬數字轉換器的認識,本文將對ADC模擬數字轉換器基本原理、ADC模擬數字轉換器輸入類型予以介紹。

ADC有什么作用? ADC可以將模擬信號轉變為數字信號。為增進大家對ADC模擬數字轉換器的認識,本文將對ADC模擬數字轉換器基本原理、ADC模擬數字轉換器輸入類型予以介紹。

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一、ADC基本原理

這種轉換器的基本原理是把輸入的模擬信號按規定的時間間隔采樣,并與一系列標準的數字信號相比較,數字信號逐次收斂,直至兩種信號相等為止。然后顯示出代表此信號的二進制數,模擬數字轉換器有很多種,如直接的、間接的、高速高精度的、超高速的等。每種又有許多形式。同模擬數字轉換器功能相反的稱為“數字模擬轉換器”,亦稱“譯碼器”,它是把數字量轉換成連續變化的模擬量的裝置,也有許多種和許多形式。

二、ADC的輸入類型

1、單端輸入

具有單端輸入的ADC將模擬輸入電壓相對于地進行數字化。單端輸入可簡化ADC驅動器要求,降低信號鏈的復雜性并降低功耗。單端輸入可以是單極性或雙極性,其中單端單極性ADC上的模擬輸入僅在GND上方擺動(0V至VFS,其中VFS是由參考電壓確定的滿量程輸入電壓)和單端雙極性ADC上的模擬輸入也稱為真雙極性,在GND(±VFS)之上或之下擺動。

2、偽差分輸入

具有偽差分輸入的ADC在有限范圍內數字化差分模擬輸入電壓(IN + - IN-)。 IN +輸入具有實際模擬輸入信號,而IN-輸入具有受限范圍。

偽差分單極性ADC在0V范圍內數字化差分模擬輸入電壓(IN + - IN-)到VFS。在此范圍內,在IN +引腳上驅動的單端單極性輸入信號相對于信號接地參考電平進行測量,由IN-引腳驅動。 IN +引腳允許從GND擺動到VFS,而IN-引腳限制在GND±100mV左右。

偽差分雙極ADC將差分模擬數字化輸入電壓(IN + - IN-)在±VFS / 2的范圍內。在此范圍內,在IN +引腳上驅動的單端雙極性輸入信號相對于在IN-引腳上驅動的信號中間參考電平進行測量。允許IN +引腳從GND擺動到VFS,而IN-引腳限制在VFS / 2±100mV左右。

偽差分真雙極ADC數字化差分模擬輸入電壓(IN + - IN-)在±VFS范圍內。在此范圍內,在IN +引腳上驅動的真雙極性輸入信號相對于信號接地參考電平進行測量,由IN-引腳驅動。允許IN +引腳擺幅高于或低于GND至±VFS,而IN-引腳限制在GND±100mV左右。

偽差分輸入有助于分離信號來自ADC地的地,允許消除小的共模電壓。它們還允許以ADC地為參考的單端輸入信號。偽差分ADC非常適合需要直流共模電壓抑制的應用,單端輸入信號以及不需要差分驅動器復雜性的應用。偽差分輸入簡化了ADC驅動器的要求,降低了信號鏈的復雜性并降低了功耗。

3、全差分輸入

具有完全差分輸入的ADC差分輸入在±VFS范圍內數字化差分模擬輸入電壓(IN + - IN-)。在此范圍內,IN +和IN-引腳應相對于彼此異相驅動180°,以固定共模電壓為中心,例如VREF / 2±50mV。在大多數全差分ADC中,IN +和IN-引腳都允許從GND擺動到VFS(圖3a),而在全差分真雙極性ADC中,IN +和IN-引腳都允許擺動到高于或低于GND至±VFS(圖3b)。

全差分輸入提供比單端或偽差分輸入更寬的動態范圍和更好的SNR性能。全差分ADC非常適合要求最高性能的應用。

4、具有寬輸入共模的差分輸入

帶差分輸入的ADC將電壓差數字化在IN +和IN-引腳之間,支持寬共模輸入范圍。 IN +和IN-上的模擬輸入信號可以彼此具有任意關系。在大多數差分ADC中,IN +和IN-都保持在GND和VFS之間,而在差分真雙極性ADC中,IN +和IN-引腳都允許在GND之上或之下擺動到±VFS。差分輸入非常適合需要寬動態范圍和高共模抑制的應用。作為最靈活的ADC輸入類型之一,具有差分輸入的ADC還可以數字化其他類型的模擬輸入信號,如單端單極性,偽差分單極性/雙極性和全差分。

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