什么是ADC?ADC的工作原理
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ADC芯片是指模數(shù)轉(zhuǎn)換器(Analog-to-Digital Converter)芯片,用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。模擬信號(hào)是連續(xù)變化的信號(hào),而數(shù)字信號(hào)是離散的信號(hào),由一系列離散的數(shù)值表示。ADC芯片可以將模擬信號(hào)的幅度、頻率等信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),以便于數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)和傳輸。ADC芯片廣泛應(yīng)用于通信、音頻、視頻、儀器儀表等領(lǐng)域
ADC芯片的工作原理可以簡(jiǎn)單描述為以下幾個(gè)步驟:
采樣(Sampling):ADC芯片首先對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行采樣,即以一定的頻率對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行離散化取樣,獲取一系列模擬信號(hào)的離散值。
量化(Quantization):采樣后的模擬信號(hào)值經(jīng)過(guò)量化處理,將其轉(zhuǎn)換為一系列離散的數(shù)字值。量化過(guò)程中,模擬信號(hào)的幅度被劃分為一定數(shù)量的等級(jí),每個(gè)等級(jí)對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字值。
編碼(Encoding):量化后的數(shù)字值通過(guò)編碼操作,將其轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制形式。編碼方式可以是直接二進(jìn)制編碼(Binary Encoding)、格雷碼編碼(Gray Code Encoding)等。
數(shù)字輸出(Digital Output):經(jīng)過(guò)編碼后,ADC芯片將數(shù)字信號(hào)輸出,供數(shù)字系統(tǒng)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)和傳輸。
ADC芯片的精度和速度是衡量其性能的重要指標(biāo)。精度指的是ADC芯片輸出的數(shù)字信號(hào)與原始模擬信號(hào)之間的誤差,一般用位數(shù)(比特?cái)?shù))來(lái)表示。速度指的是ADC芯片完成一次采樣、量化、編碼等轉(zhuǎn)換過(guò)程所需的時(shí)間。不同的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)ADC芯片的精度和速度要求不同,因此需要選擇適合的ADC芯片。
典型多路復(fù)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),在這個(gè)系統(tǒng)中,ADC通過(guò)多通道輸入選擇器對(duì)傳感器采集的模擬信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,將轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字信號(hào)通過(guò)串口(常見(jiàn)的一般是SPI、IIC等接口)送給處理器(Processor)使用,這就是一個(gè)典型的ADC使用場(chǎng)景。下圖是一個(gè)常見(jiàn)的ADC芯片常見(jiàn)的內(nèi)部框圖。
ADC采樣過(guò)程: ADC采樣過(guò)程分為4步,即采樣、保持、量化和編碼