adc原理及的应用

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1、实用标准文案高精度Delta-SigmaA/D转换器的原理及其应用本次在线座谈主要介绍TI的高精度Delta-SigmaA/D转换器的原理及其应用，Delta-Sigma转换器的特点是将绝大多数的噪声从动态转移到阻态，通常Delta-Sigma转换器被用于对成本与精度有要求的低频场合。本文首先将对TI的高精度Delta-SigmaA/D转换器进行综述性介绍，而后将介绍噪声的测量及芯片ADS1232等。Delta-Sigma转换器综述Delta-Sigma转换器是采用超采样方法将模拟电压转换成数字量的1位转换器，它由1位ADC、1位DAC与一个积分器组成，见图1。Delta-Sigma转换器

2、优点表现在低成本与高分辨率，适合用于现在的低电压半导体工业的生产。Delta-Sigma转换器组成Delta-Sigma转换器由差分放大器、积分器、比较器与１位的DAC组成，输入信号减去来自1位DAC的信号将结果作为积分器的输入，当系统得到稳定工作状态时，积分器的输出信号是全部误差电压之和，同时积分器可以看作是低通滤波器，对噪声有-6dB的抑制能力。积分器的输出用1位ADC来转换，而后比较器将输出数字1和0的位流。DAC将比较级的输出转换为数字波形，回馈给差分放大器。Delta-Sigma转换器原理详述积分器将量化噪声伸展到整个频带宽度，从而使噪声成型，而滤波器可以过滤掉绝大多数的成型噪声

3、。有几个误差源会降低整个系统的效果，为了满足ADC的输入范围，很多信号要求一些放大电路和电平偏移电路，有时放大器在ADC的内部，有时使用外部放大器。无论是哪一种情况，放大器电压、电压漂移、输入偏置电流或采样噪声将引入误差信号。为了得到精确的ADC转换结果，放大器的误差应该通过调整来消除或减少。积分器对输入低频或直流信号内置一个低通滤波器，从而极大地降低了通道内的噪声。典型的半导体放大器的噪声分为两个部分，1/F噪声和对地噪声，Delta-SigmaADC的主要应用是在低频场合，因此1/F噪声的影响占主要地位。选择合适的放大器可以控制1/F噪声。由噪声频谱图可知（见图2），器件的噪声在高频主

4、要是背景噪声，而在低频主要是1/F噪声，当越接近我们想要得到的直流信号时，1/F噪声越大。人们通常把1/F噪声想象成漂移，它是一个非常低频率的现象，常用的解决方法是采用窄波输入。精彩文档实用标准文案获得窄波稳定输入的方法如图3所示，如果有一个1mV的射调电压加在差分放大器的同向输入端，1mV的信号出现在正的输出端，而在下面的电路中，1mV的信号被输出到负的输出端。由于它被交替地加到正的和负的输出端，因此最后的结果是经过平均后，这1mV的射调电压不会出现在输出端，而这在Delta-Sigma转换器中有显著效果。因为差分放大器的输出正好被积分器平均，漂移随着时间及射调变化，对窄波稳定电路来说，

5、射调实际值是无关紧要的，因此随着时间的漂移和射调不会影响转换的结果。图4给出了一个4位ADC转换为满刻度正弦波时的时域变化情况。ADC采样一个正弦信号的输入，如果这一信号用一个DAC来呈现，那么采样和量化的效果将很容易被注意到。采样意味着在一个不连续的时间点输出信号被捕捉，在这两个点间输出则保持不变，输入被采样的速率是大家熟知的采样频率，奈奎斯特原理规定采样必须至少是输入信号带宽的两倍，采样高于这最小要求的速率即是超采样，Delta-Sigma即是利用超采样的方法完成信号转换，而量化的作用是将连续的模拟信号的幅度，变换成不连续的电平。精彩文档实用标准文案利用超采样可将量化噪声分布到更宽的频

6、率范围，从而降低了背景噪声的电平。依靠1位ADC后的数字滤波器，Delta-Sigma转换器限制了噪声带宽。由于大部分噪声不能通过数字滤波器，带宽的有效噪声得到降低。将量化噪声分布在更宽的频率范围内，而后用滤波器滤去大部分噪声的技术，即是Delta-Sigma转换器应用低分辨率的ADC的基础。噪声的测量不同的方法可用于测量系统的噪声性能，同样系统噪声也可用不同的方法表达，它具有高斯分布的特征，信噪比SNR通常用于高速ADC系统，而ENOB通常用于低频和直流系统。高斯分布随机噪声一般具有高斯分布的特征，绝大多数的采样值将分布在相关的区域内，如果一个测量系统要求一个峰峰的限制，那么99.9％的

7、采样应该分布在这个区域内，如图5所示。峰峰噪声有效的噪声告诉我们采样值是随机的，因而不能清楚地知道显示的结果将是什么，如果一个显示的位数是不能变化的，我们就叫做无噪声码。峰峰的噪声是大量数据的统计测量，它不能被直接计算，它是有效噪声的6.6倍。标准方差标准方差的标准定义要求计算每一个测量值与全部测量值的平均值的差值的均方根（如公式1所示），由于要在所有值被采样后才能计算其平均值，所以在实际的数据采集系统中，其标准定义并不