ADC基本原理是什么?ADC有哪些輸入類型?

[關(guān)鍵字]：ADC  指數(shù)  模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器

[導(dǎo)讀]為增進(jìn)大家對(duì)ADC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)ADC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器基本原理、ADC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸入類型予以介紹。

ADC有什么作用? ADC可以將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)。為增進(jìn)大家對(duì)ADC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器的認(rèn)識(shí)，本文將對(duì)ADC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器基本原理、ADC模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器輸入類型予以介紹。

一、ADC基本原理

這種轉(zhuǎn)換器的基本原理是把輸入的模擬信號(hào)按規(guī)定的時(shí)間間隔采樣，并與一系列標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字信號(hào)相比較，數(shù)字信號(hào)逐次收斂，直至兩種信號(hào)相等為止。然后顯示出代表此信號(hào)的二進(jìn)制數(shù)，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器有很多種，如直接的、間接的、高速高精度的、超高速的等。每種又有許多形式。同模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器功能相反的稱為“數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器”，亦稱“譯碼器”，它是把數(shù)字量轉(zhuǎn)換成連續(xù)變化的模擬量的裝置，也有許多種和許多形式。

二、ADC的輸入類型

1、單端輸入

具有單端輸入的ADC將模擬輸入電壓相對(duì)于地進(jìn)行數(shù)字化。單端輸入可簡(jiǎn)化ADC驅(qū)動(dòng)器要求，降低信號(hào)鏈的復(fù)雜性并降低功耗。單端輸入可以是單極性或雙極性，其中單端單極性ADC上的模擬輸入僅在GND上方擺動(dòng)(0V至VFS，其中VFS是由參考電壓確定的滿量程輸入電壓)和單端雙極性ADC上的模擬輸入也稱為真雙極性，在GND(±VFS)之上或之下擺動(dòng)。

2、偽差分輸入

具有偽差分輸入的ADC在有限范圍內(nèi)數(shù)字化差分模擬輸入電壓(IN + - IN-)。 IN +輸入具有實(shí)際模擬輸入信號(hào)，而IN-輸入具有受限范圍。

偽差分單極性ADC在0V范圍內(nèi)數(shù)字化差分模擬輸入電壓(IN + - IN-)到VFS。在此范圍內(nèi)，在IN +引腳上驅(qū)動(dòng)的單端單極性輸入信號(hào)相對(duì)于信號(hào)接地參考電平進(jìn)行測(cè)量，由IN-引腳驅(qū)動(dòng)。 IN +引腳允許從GND擺動(dòng)到VFS，而IN-引腳限制在GND±100mV左右。

偽差分雙極ADC將差分模擬數(shù)字化輸入電壓(IN + - IN-)在±VFS / 2的范圍內(nèi)。在此范圍內(nèi)，在IN +引腳上驅(qū)動(dòng)的單端雙極性輸入信號(hào)相對(duì)于在IN-引腳上驅(qū)動(dòng)的信號(hào)中間參考電平進(jìn)行測(cè)量。允許IN +引腳從GND擺動(dòng)到VFS，而IN-引腳限制在VFS / 2±100mV左右。

偽差分真雙極ADC數(shù)字化差分模擬輸入電壓(IN + - IN-)在±VFS范圍內(nèi)。在此范圍內(nèi)，在IN +引腳上驅(qū)動(dòng)的真雙極性輸入信號(hào)相對(duì)于信號(hào)接地參考電平進(jìn)行測(cè)量，由IN-引腳驅(qū)動(dòng)。允許IN +引腳擺幅高于或低于GND至±VFS，而IN-引腳限制在GND±100mV左右。

偽差分輸入有助于分離信號(hào)來(lái)自ADC地的地，允許消除小的共模電壓。它們還允許以ADC地為參考的單端輸入信號(hào)。偽差分ADC非常適合需要直流共模電壓抑制的應(yīng)用，單端輸入信號(hào)以及不需要差分驅(qū)動(dòng)器復(fù)雜性的應(yīng)用。偽差分輸入簡(jiǎn)化了ADC驅(qū)動(dòng)器的要求，降低了信號(hào)鏈的復(fù)雜性并降低了功耗。

3、全差分輸入

具有完全差分輸入的ADC差分輸入在±VFS范圍內(nèi)數(shù)字化差分模擬輸入電壓(IN + - IN-)。在此范圍內(nèi)，IN +和IN-引腳應(yīng)相對(duì)于彼此異相驅(qū)動(dòng)180°，以固定共模電壓為中心，例如VREF / 2±50mV。在大多數(shù)全差分ADC中，IN +和IN-引腳都允許從GND擺動(dòng)到VFS(圖3a)，而在全差分真雙極性ADC中，IN +和IN-引腳都允許擺動(dòng)到高于或低于GND至±VFS(圖3b)。

全差分輸入提供比單端或偽差分輸入更寬的動(dòng)態(tài)范圍和更好的SNR性能。全差分ADC非常適合要求最高性能的應(yīng)用。

4、具有寬輸入共模的差分輸入

帶差分輸入的ADC將電壓差數(shù)字化在IN +和IN-引腳之間，支持寬共模輸入范圍。 IN +和IN-上的模擬輸入信號(hào)可以彼此具有任意關(guān)系。在大多數(shù)差分ADC中，IN +和IN-都保持在GND和VFS之間，而在差分真雙極性ADC中，IN +和IN-引腳都允許在GND之上或之下擺動(dòng)到±VFS。差分輸入非常適合需要寬動(dòng)態(tài)范圍和高共模抑制的應(yīng)用。作為最靈活的ADC輸入類型之一，具有差分輸入的ADC還可以數(shù)字化其他類型的模擬輸入信號(hào)，如單端單極性，偽差分單極性/雙極性和全差分。