模数转换器
模数转换器,即A/D转换器,简称ADC,它是把模拟信号转变为数字信号的电路。
通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义,仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准,比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。
对于一个2位的电压模数转换器,如果将参考设为1V,那么输出的信号有00、01、10、11四种可能,分别代表输入电压在0V-0.25V, 0.25V-0.5V, 0.5V-0.75V,0.75V-1V时的对应输入。当一个0.8V的信号输入时,转换器输出的数据为11。
目前数字系统在很多领域处于主导地位,然而由于外界信号最终是以模拟量形式存在。时间连续的模拟信号不能直接进行数字化处理,必须通过模数转换器转变成时间离散的数字编码信号,才能送往计算机或数字信号处理器进行信息加工。作为自然界中的物理信号进行数字化处理的入口部件的模数转换器,它的性能及制作方式直接影响到进行数字信号处理的物理信号的范围及其处理成本。
模数转换器最重要的参数是转换的精度,通常用输出的数字信号的位数的多少表示。转换器能够准确输出的数字信号的位数越多,表示转换器能够分辨输入信号的能力越强,转换器的性能也就越好。
由于输入的模拟信号在时间上是连续量,所以一般的A/D转换过程为:采样、保持、量化和编码。
模数转换过程图
模数转换器基本框图
中科院半导体所高性能集成电路实验室目前可实现的数模转换器指标达到频率1G,8位精度。