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模擬和數字轉換/ADC轉換器

來自華夏公益教科書

ADC轉換器步驟

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模擬數字轉換器 (ADC) 將模擬輸入訊號透過數學函式轉換為數字輸出訊號。雖然有許多方法可以實現 ADC,但實際上會發生三個步驟

  1. 抗混疊濾波器阻止不需要的頻率。
  2. 訊號被取樣。
  3. 取樣訊號被量化。
  4. 量化訊號被數字化編碼。

閃速轉換器ADC

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閃速 ADC 是速度最快的 ADC,因為它只需一個時鐘脈衝即可產生數字輸出。它是一種直接比較型架構。它需要 2^n-1 個比較器、2^n 個電阻和一個溫度計到二進位制編碼器。

逐次逼近ADC

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逐次逼近是由於其效率而成為應用最廣泛的流行方法。如圖所示,SAR ADC 的框圖。

工作原理:首先,讓我們設定 SAR 暫存器的 MSB 位,即 d1 = 1。它被應用於 4 位 D/A 轉換器,即 1000。D/A 轉換器將生成其模擬值併發送到控制邏輯。控制邏輯的輸出是 VR。現在在比較器中,有兩個輸入 VR(參考電壓)和 VA(輸入模擬)。如果 VR > VA  比較器的輸出為低,並且相應地重置位 d1。如果 VR <VA  比較器的輸出為高,並且位 d1 保持高電平。對所有位重複相同的過程,即對 d2、d3、…、dn,並且可以以序列或並行方式獲取輸出。優點:轉換時間是固定的,因為它不依賴於模擬輸入的幅度。

Σ-Δ ADC

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在需要至少 16 位解析度的系統(如音訊電子裝置)中,最常見的 ADC 轉換器型別是 Σ-Δ 轉換器。

與其他型別的 ADC 不同,Σ-Δ 轉換器不會在任何特定時間點對訊號進行取樣。相反,數字輸出值是在整個取樣時間內對訊號的加權平均值。

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