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1、关于 AD和 msps默认分类 2009-08-31 09:06 阅读 52 评论 0字号：大中小关于 AD 的 MSPS( Million Samples per Second)始终不是很理解，狠狠得从网上查了下，贴在下面：一、简明扼要转换速率 (Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD 转换所需的时间的倒数。积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD，逐次比较型AD 是微秒级属中速AD，全并行 / 串并行型 AD 可达到纳秒级。采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的间隔。为了保证转换的正确完成，采样速率(Sample Rate)必须小于或等于转换速率。因此有人习惯上
2、将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。常用单位是ksps和 Msps，表示每秒采样千/ 百万次（ kilo / Million Samples per Second）。二、深究根系AD: 模数转换，将模拟信号变成数字信号，便于数字设备处理。具体可以看看下面的资料，了解一下工作原理：1. 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、 - 调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。1）积分型（如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
3、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。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）时价格很高。3）并行比较型 / 串并行比较型（如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
4、 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。名师资料总结 - - -
5、精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 4） - (Sigma?/FONTdelta)调制型（如AD7705 ） - 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
6、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
7、换。2. AD 转换器的主要技术指标1）分辩率 (Resolution) 指数字量变化一个最小量时模拟信号的变化量，定义为满刻度与2n 的比值。分辩率又称精度，通常以数字信号的位数来表示。2）转换速率 (Conversion Rate)是指完成一次从模拟转换到数字的AD 转换所需的时间的倒数。积分型AD 的转换时间是毫秒级属低速 AD，逐次比较型AD 是微秒级属中速AD，全并行/ 串并行型AD可达到纳秒级。采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的间隔。为了保证转换的正确完成，采样速率(Sample Rate)必须小于或等于转换速率。因此有人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。
8、常用单位是ksps和 Msps ，表示每秒采样千/ 百 万次（ kilo / Million Samples per Second）。3）量化误差 (Quantizing Error) 由于 AD的有限分辩率而引起的误差，即有限分辩率AD 的阶梯状转移特性曲线与无限分辩率AD（理想 AD）的转移特性曲线（直线）之间的最大偏差。通常是1 个或半个最小数字量的模拟变化量，表示为1LSB 、 1/2LSB 。4）偏移误差 (Offset Error) 输入信号为零时输出信号不为零的值，可外接电位器调至最小。5）满刻度误差 (Full Scale Error) 满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值
9、之差。6）线性度 (Linearity) 实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移，不包括以上三种误差。其他指标还有：绝对精度(Absolute Accuracy) ，相对精度 (Relative Accuracy)，微分非线性，单调性和无错码，总谐波失真（Total Harmonic Distotortion缩写 THD）和积分非线性。三、论坛问答Q: 选择 AD 芯片时，请问：12 位 2MSPS 的精度高，还是10 位 5MSPS 的精度高呢？换句话说， ADC的位数和采样频率对提高精度会有什么样的影响呢？名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - -
10、- - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - A1:AD 的精度是由位数决定的。位数越大，所表示的每一位的值越精确。十位的AD 每增加一即代表增加二的十次幂分之一，而十二位AD每增加一即代表增加二的十二次幂分之一。至于采样频率，那是反映器件采样速度的一个参数。A2: ADC 的比特位数表达的是最小分辨率, 转换精度的高低还要看参考电平的精度和稳定度. 在相同参考电平精度和稳定度的条件下, 当然是比特位数高的 ADC 精度更高 . 采样频率取决于被转换信号的变化速率, 根据取样定理, 采样频率应为被转换信号频
11、带的 2-2.5 倍. 如果采样频率低于这个标准, 会丢失信息 . 如你所问 , 如果被转换信号的频带在 0.8-1.0 MHz以下 , 当然是 12 位 2M的 ADC 比 10 位 5M 的精度高 . 如果信号的频带宽于这个范围( 但小于 2M), 会丢失数据也就谈不上精度了, 而用 10 位 5 MSPS 的 ADC 最起码可以保证10 位精度 . 如果信号带宽高于2-2.5 MHz, 5 MSPS 的 ADC 也会丢失信息, 也谈不上精度了.四、扩到 DADA转换器DA 转换器的内部电路构成与AD 转换器无太大差异，一般按输出是电流还是电压、能否作乘法运算等进行分类。大多数DA 转换器
12、由电阻阵列和n 个电流开关 (或电压开关 ) 构成。按数字输入值切换开关，产生比例于输入的电流( 或电压 ) 。此外，也有为了改善精度而把恒流源放入器件内部的。一般说来，由于电流开关的切换误差小，大多采用电流开关型电路，电流开关型电路如果直接输出生成的电流，则为电流输出型DA 转换器，如果经电流椀缪棺缓笫涑觯蛭 缪故涑鲂 ?/FONT DA转换器。此外，电压开关型电路为直接输出电压型DA 转换器。1）电压输出型（如TLC5620 ）电压输出型DA 转换器虽有直接从电阻阵列输出电压的，但一般采用内置输出放大器以低阻抗输出。直接输出电压的器件仅用于高阻抗负载，由于无输出放大器部分的延迟，故常作为高
13、速DA 转换器使用。2）电流输出型 ( 如 THS5661A) 电流输出型DA 转换器很少直接利用电流输出，大多外接电流 电压转换电路得到电压输出，后者有两种方法：一是只在输出引脚上接负载电阻而进行电流电压转换，二是外接运算放大器。用负载电阻进行电流 电压转换的方法，虽可在电流输出引脚上出现电压，但必须在规定的输出电压范围内使用，而且由于输出阻抗高，所以一般外接运算放大器使用。此外，大部分CMOS DA 转换器当输出电压不为零时不能正确动作，所以必须外接运算放大器。当外接运算放大器进行电流电压转换时，则电路构成基本上与内置放大器的电压输出型相同，这时由于在DA 转换器的电流建立时间上加入了达算
14、放入器的延迟，使响应变慢。此外，这种电路中运算放大器因输出引脚的内部电容而容易起振，有时必须作相位补偿。3）乘算型（如AD7533 ）DA转换器中有使用恒定基准电压的，也有在基准电压输入上加交流信号的，后者由于能得到数字输入和基准电压输入相乘的结果而输出，因而称为乘算型DA 转换器。乘算型DA 转换器一般不仅可以进行乘法运算，而且可以作为使输入信号数字化地衰减的衰减器及对输入信号进行调制的调制器使用。4）一位 DA 转换器一位 DA 转换器与前述转换方式全然不同，它将数字值转换为脉冲宽度调制或频率调制的输出，然后用数字滤波器作平均化而得到一般的电压输出 ( 又称位流方式 ) ，用于音频等场合。
15、4. DA 转换器的主要技术指标：1）分辩率 (Resolution) 指最小模拟输出量（对应数字量仅最低位为1 ）与最大量（对应数字量所有有效位为1 ）之比。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 2）建立时间 (Setting Time) 是将一个数字量转换为稳定模拟信号所需的时间，也可以认为是转换时间。DA 中常用建立时间来描述其速度，而不是AD 中常用的转换速率。一般地，电流输出DA 建立时间较短，电压输出DA
16、则较长。其他指标还有线性度(Linearity)，转换精度，温度系数/ 漂移。n 位的 AD转换器的分辨率计算公式：被测电压最大值除以2 的 n 次方，你的就是 5 除以 2 的 10 次方=4.88mV 。这是理论值，在 AD实际的应用中，还要考虑很多干扰因素，AD转换电路设计得好的话，不会有多大的温漂， 只要选的器件比较稳定就可以了，但是对前面的电压信号处理电路要求很高， 用于很精密的电压测量装置的前级放大器建议您用仪表放大器做，温度互补，方法精度很高， 并且很稳定。 还有一种情况是高速转换，这事很让人头疼的， 解决的办法是做相应的补偿电路或者是软件补偿，其实只要你了解自己设计的电路的频率
17、特性和温度特性（需要一点一点的测） ，用软件弥补，你的电路用 10 位 AD完全可以精确到 7-8mV的Vref/(2n-1) 就是精度Vref 是参考电压， n 是 AD的位数， 2n 表示 2 的 n 次方我搞错了看了一下芯片资料精度是0.05% After testing all the bits, the SAR contains a 10-bit binary code which accurately represents the input signal to within 1/2 LSB(0.05%). AD 位数如何确定采样频率不低于 100kHz,测振频率 10-5KHz,
18、加速度 0-200m/s2, 速度 0-200mm/s,位移 0-2000mm, 整体精度 5%,AD 位数如何确定 , 请说明计算方法最佳答案信息不全，没有说你的输入信号幅值，AD位数无法确定。原因如下：1、你的采样频率高的话，只要在AD够采样频率范围就可以，任何位数AD都有高频和低频的型号。2、位数主要是看你的采样精度是多少，如8 位 AD ，精度 =输入峰峰幅值 /256 ，位数是直接影响你的系统精度的。3、加速度、速度、位移和AD其实没有多大关系，主要是看你输入AD前信号的幅值。带宽的两种概念名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - -
19、- - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 如果从电子电路角度出发，带宽（Bandwidth）本意指的是电子电路中存在一个固有通频带，这个概念或许比较抽象，我们有必要作进一步解释。大家都知道，各类复杂的电子电路无一例外都存在电感、电容或相当功能的储能元件， 即使没有采用现成的电感线圈或电容，导线自身就是一个电感， 而导线与导线之间、 导线与地之间便可以组成电容这就是通常所说的杂散电容或分布电容；不管是哪种类型的电容、 电感，都会对信号起着阻滞作用从而消耗信号能量，严重的话会影响信号品质。 这种效应与交流电信号的频率成
20、正比关系，当频率高到一定程度、令信号难以保持稳定时， 整个电子电路自然就无法正常工作。为此，电子学上就提出了“带宽”的概念， 它指的是电路可以保持稳定工作的频率范围。而属于该体系的有显示器带宽、通讯/ 网络中的带宽等等。而第二种带宽的概念大家也许会更熟悉，它所指的其实是数据传输率， 譬如内存带宽、总线带宽、网络带宽等等，都是以“字节/ 秒”为单位。我们不清楚从什么时候起这些数据传输率的概念被称为“带宽”，但因业界与公众都接受了这种说法，代表数据传输率的带宽概念非常流行，尽管它与电子电路中“带宽”的本意相差很远。对于电子电路中的带宽， 决定因素在于电路设计。 它主要是由高频放大部分元件的特性决定
21、，而高频电路的设计是比较困难的部分， 成本也比普通电路要高很多。这部分内容涉及到电路设计的知识，对此我们就不做深入的分析。而对于总线、内存中的带宽， 决定其数值的主要因素在于工作频率和位宽，在这两个领域， 带宽等于工作频率与位宽的乘积，因此带宽和工作频率、 位宽两个指标成正比。 不过工作频率或位宽并不能无限制提高，它们受到很多因素的制约， 我们会在接下来的总线、内存部分对其作专门论述。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -
