模拟技术中的基于ADC的分类与指标
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2020-11-11
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模拟技术中的基于模拟技术中的基于ADC的分类与指标的分类与指标
AD转换器的分类 下面简要介绍常用的几种类型的基本原理及特点：积分型、逐次逼近型、并行比较型/串
并行型、Σ-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。 1）积分型（如TLC7135-p.htm" target="_blank"
title="TLC7135货源和PDF资料">TLC7135） 积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)
或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于
转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。初期的单片AD转换器大多采用积分型，现在逐次比较型已逐步
成为主流。 双积分tlc7135芯
AD转换器的分类
下面简要介绍常用的几种类型的基本原理及特点：积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ-Δ调制型、电容阵列逐
次比较型及压频变换型。
1）积分型（如TLC7135-p.htm" target="_blank" title="TLC7135货源和PDF资料">TLC7135）
积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。其优点
是用简单电路就能获得高分辨率，但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。初期的单片AD转换器大多采
用积分型，现在逐次比较型已逐步成为主流。 双积分tlc7135芯片资料
2）逐次比较型（如TLC0831）
逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转
换器输出进行比较，经n次比较而输出数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低，在低分辩率（<12位）时
价格便宜，但高精度（>12位）时价格很高。 TLC0831芯片资料(德州仪器公司（TI）推出的TLC0831/2是广泛应用的8位A/D
转换器。TLC0831是单通道输入；TLC0832是双通道输入，并且可以软件配置成单端或差分输入。串行输出可以方便的和标
准的移位寄存器及微处理器接口)
TLC0831可以外接高精度基准以提高转换精度，TLC0832的基准输入在片内与VCC连接。TLC0831/2的操作非常类似
TLC0834/8（更多输入通道），为以后升级提供便利。
3）并行比较型/串并行比较型（如TLC5510-p.htm" target="_blank" title="TLC5510货源和PDF资料">TLC5510）
并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLash(快速)型。由于转换速率极高，n位的转换需要2n-
1个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。
串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间，最典型的是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成，
用两次比较实行转换，所以称为 Half flash(半快速)型。还有分成三步或多步实现AD转换的叫做分级
（Multistep/Subrangling）型AD，而从转换时序角度又可称为流水线（Pipelined）型AD，现代的分级型AD中还加入了对多次
转换结果作数字运算而修正特性等功能。这类AD速度比逐次比较型高，电路规模比并行型小。
tLC5510芯片资料 (TLC5510-p.htm" target="_blank" title="TLC5510货源和PDF资料">TLC5510是CMOS、8位、
20MSPS模拟量转数字量的转换器（ADC），它采用半闪速结构（semi-flash architecture）。单5V工作电源且功耗只有
100mW（典型值）的功率。内含采样和保持电路，具有高阻抗方式的并行接口和内部基准电阻。
与闪速转换器（flash converters）相比，半闪速结构减少了功率损耗和晶片尺寸。通过在2步过程（2－step process）中
实现转换，可以极大地减少比较器的数目。转换数据的等待时间为2.5个时钟。
内部基准电阻使用VDDA可产生标准的2V满度转换范围。为了实现此选项仅需外部跳线器，这样减小了对外部基准或电阻
的需求。差分线性度在25℃ 温度下为0.5LSB，在整个工作温度范围内的最大值是0.75LSB。用差分增益1％和差分相位为
0.7%可以规定动态特性范围。
4）Σ-Δ(Delta-Sigma)调制型（如AD7705）
Σ-Δ型AD由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组成。原理上近似于积分型，将输入电压转换成时间(脉冲宽
度)信号，用数字滤波器处理后得到数字值。电路的数字部分基本上容易单片化，因此容易做到高分辨率。主要用于音频和测
量。
5）电容阵列逐次比较型
电容阵列逐次比较型AD在内置DA转换器中采用电容矩阵方式，也可称为电荷再分配型。一般的电阻阵列DA转换器中多
数电阻的值必须一致，在单芯片上生成高精度的电阻并不容易。如果用电容阵列取代电阻阵列，可以用低廉成本制成高精度单
片AD转换器。最近的逐次比较型 AD转换器大多为电容阵列式的。
6）压频变换型（如AD650）
压频变换型（Voltage-Frequency Converter）是通过间接转换方式实现模数转换的。其原理是首先将输入的模拟信号转
换成频率，然后用计数器将频率转换成数字量。从理论上讲这种AD 的分辨率几乎可以无限增加，只要采样的时间能够满足输
出频率分辨率要求的累积脉冲个数的宽度。其优点是分辩率高、功耗低、价格低，但是需要外部计数电路共同完成AD转换。
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