ADC基本原理是什么?ADC有哪些輸入類型?
[關(guān)鍵字]：ADC 指數(shù) 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器
[導(dǎo)讀]為增進(jìn)大家對ADC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的認(rèn)識，本文將對ADC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器基本原理、ADC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)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(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號。為增進(jìn)大家對ADC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的認(rèn)識，本文將對ADC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器基本原理、ADC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸入類型予以介紹。
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一、ADC基本原理
這種轉(zhuǎn)換器的基本原理是把輸入的模擬信號按規(guī)定的時(shí)間間隔采樣，并與一系列標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號相比較，數(shù)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(jìn)制數(shù)，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)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(shù)字轉(zhuǎn)換器功能相反的稱為“數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器”，亦稱“譯碼器”，它是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成連續(xù)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(jìn)行數(shù)字化。單端輸入可簡化ADC驅(qū)動器要求，降低信號鏈的復(fù)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(nèi)數(shù)字化差分模擬輸入電壓(IN + - IN-)。 IN +輸入具有實(shí)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(nèi)數(shù)字化差分模擬輸入電壓(IN + - IN-)到VFS。在此范圍內(nèi)，在IN +引腳上驅(qū)動的單端單極性輸入信號相對于信號接地參考電平進(jìn)行測量，由IN-引腳驅(qū)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(shù)字化輸入電壓(IN + - IN-)在±VFS / 2的范圍內(nèi)。在此范圍內(nèi)，在IN +引腳上驅(qū)動的單端雙極性輸入信號相對于在IN-引腳上驅(qū)動的信號中間參考電平進(jìn)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(shù)字化差分模擬輸入電壓(IN + - IN-)在±VFS范圍內(nèi)。在此范圍內(nèi)，在IN +引腳上驅(qū)動的真雙極性輸入信號相對于信號接地參考電平進(jìn)行測量，由IN-引腳驅(qū)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(yīng)用，單端輸入信號以及不需要差分驅(qū)動器復(fù)雜性的應(yīng)用。偽差分輸入簡化了ADC驅(qū)動器的要求，降低了信號鏈的復(fù)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(nèi)數(shù)字化差分模擬輸入電壓(IN + - IN-)。在此范圍內(nèi)，IN +和IN-引腳應(yīng)相對于彼此異相驅(qū)動180°，以固定共模電壓為中心，例如VREF / 2±50mV。在大多數(shù)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(tài)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(yīng)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(shù)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(guān)系。在大多數(shù)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(tài)范圍和高共模抑制的應(yīng)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(shù)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。