ADC器件工作原理

越来越多的应用，例如过程控制、称重等，都需要高分辨率、高集成度和低价格的ADC、新型∑-△转换技术恰好可以满足这些要求。然而，很多设计者对于这种转换技术并不十分了解，因而更愿意选用传统的逐次比较ADC。∑-△转换器中的模拟部分非常简单(类似于一个1bit ADC)，而数字部分要复杂得多，按照功能可划分为数字滤波和抽取单元。由于更接近于一个数字器件，∑-△ADC的制造成本非常低廉。 一、∑-△ADC工作原理

要理解∑-△ADC的工作原理，首先应对以下概念有所了解：过采样、噪声成形、数字滤波和抽取。 1．过采样

首先，考虑一个传统ADC的频域传输特性。输入一个正弦信号，然后以频率fs采样－按照Nyquist定理，采样频率至少两倍于输入信号。从

FFT分析结果可以看到，一个单音和一系列频率分布于DC到fs／2间的随机噪声。这就是所谓的量化噪声，主要是由于有限的ADC分辨率而造成的。单音信号的幅度和所有频率噪声的RMS幅度之和的比值就是信号噪声比(SNR)。对于一个Nbit ADC，SNR可由公式：SNR=6.02N+1.76dB得到。为了改善SNR和更为精确地再现输入信号，对于传统ADC来讲，必须增加位数。 如果将采样频率提高一个过采样系数k，即采

揭秘Σ-Δ ADC的工作原理

节选自Maxim应用笔记AN1870

石忠东 整理

摘要：本文深入介绍了Σ-Δ模拟数字转换器（ADC）的理论背景，特别强调了过采样，噪声整形，滤波和抽取等几个难于理解的有关数字信号的关键概念。

越来越多的应用，诸如过程控制、称重等，都需要高分辨率、高集成度和价格低廉的ADC。 新型Σ-Δ转换技术恰好可以满足上述需求。然而，很多设计者并不十分了解这种AD转换技术，因而更愿意选用传统的逐次比较（SAR）型ADC。

Σ-Δ转换器的模拟部分非常简单（类似于一个1位ADC），而数字部分要复杂得多，按照功能可划分为数字滤波和抽取单元。由于Σ-Δ型ADC更接近于数字器件，因而其制造成本非常低廉。

Σ-Δ ADC的工作原理

要理解Σ-Δ型ADC的工作原理，首先应对以下概念有所了解：过采样、噪声成形、数字滤波和抽取。

1. 过采样

首先，考虑一个传统ADC的频域传输特性。输入一个正弦信号，然后以频率fS采样，按照Nyquist定理，采样频率至少两倍于输入信号。

从FFT分析结果可以看到，一个单音和一系列频率分布于DC到fS2间的随机噪声，如图所示，这就是所谓的量化噪声，主要是由于有限的ADC分辨率而造成的。

频域

功率

信号

1.微波管参量：带宽、功率等的基本概念、分类 带宽：是指微波振荡器或放大器在一定工作条件下，能满足一定技术指标要求的工作频率范围。分类：绝对带宽，相对带宽，增益带宽，功率带宽，效率带宽，瞬时带宽，调谐带宽，冷带宽，热带宽；功率：连续波状态的功率，脉冲状态的功率，平均功率

2.平板间隙中的感应电流，感应电流的产生过程，渡越角，耦合系数等概念，电子与场的能量交换过程。

??x?Q?S?0Eqk?q(1?)????d其中E为当平板中没有从阴极飞向阳极的电子Q?qa?S?0E2?????qa?qxQ?qk?S?0E1??d?E1x?E2(d?x)?Ed??带只有外加电压Vc时的电场

qa?qk?qx?Qk??Q?qk??Q?q(1?)??d电流是由电荷的变化产生的，因而外电路中的电流：?x?Qa?Q?qa?Q?q()?d?i?dQadt?dQdt?qdxddt?dQdt?qdv?id?dQdt?CdVcdt感应电流：iind?qvd，所以二极管

电极外电路中流过的电流实际上是运动电荷?q在飞行过程中电极上感应电荷的变化引起的，成为感应电流。设注入间隙的密度调制电子流为i?I0?Imsin?t，I0为电流的直流分量，Im为电流的交变分量。选择间隙中间为坐

??模数转换器概述

过采样??ADC的基本结构包括抗混迭滤波器、调制器及降采样低通滤波器，如图3.1所示。抗混迭滤波器将输入信号限制在一定的带宽之内，对于过采样ADC，由于输入信号带宽f0远小于采样频率fs的一半，抗混迭滤波的通带到阻带之间的过渡带(fs?2f0)较宽，缓解了其设计要求，可用低阶模拟滤波器实现。调制器将过采样信号转化为高速、低精度的数字信号。然后降采样滤波器将其转变为Nyquist频率的高精度信号。调制器可以抑制过采样率ADC电路引入的噪声，非线性等误差，这样缓解了它对模拟电路的精度要求。另外，对于开关电容电路实现的过采样ADC，无需采用采样保持电路。

X(t)f0fs调制器H(f)Y[n]Mfs/MD/A抗混迭滤波器降采样低通滤波器数字部分模拟部分

图3.1 ??过采样ADC的结构图

本章首先介绍了??ADC的一些主要性能指标、调制器的工作原理、基本结构，然后介绍了调制器的非理想因素与误差来源，最后介绍了未深入研究的问题与宽带??ADC研究现状。 3.1 ??ADC的一些主要性能指标

??ADC的主要性能指标为：动态范围(DR)、信噪比(SNR)、信噪失真比

(SNDR)、有效位数(ENOB)以及过载度(OL)。如图3.2所示

目录

引言............................................................ （1） 1 ADC0809的逻辑结构 ............................................ （1） 1.1 ADC0809引脚结构 ............................................ （1） 1.2 ADC0809的主要性能指标 ...................................... （3） 1.3 ADC0809的内部逻辑结构 ...................................... （3） 1.4 ADC0809的时序 .............................................. （4） 2 ADC0809与MCS-51单片机的接口电路 ............................. （5） 2.1 0809与51单片机的第一种连接方式 ............................ （7） 2.2 0809与51单片机的第二种连接方式 ..

ADC0809A/D转换芯片的原理及应用

ADC0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容

的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器，可以和单片机直接接口。

（1）ADC0809的内部逻辑结构

由上图可知，ADC0809由一个8路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。 （2）． 引脚结构

IN0－IN7：8条模拟量输入通道

ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0－5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入前增加采样保持电路。 地址输入和控制线：4条

ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A，B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。通道选

#include \ #include \ #include \

#include \#include \

int ConversionCount,f; int Voltage[1024],Vmax,Vmin,Vavr; //电压转换结果存储数组及一个周期内的采样值数组 float RMS=0,U0[1024],SV[]; //电压有效值 interrupt void adc_isr(void);

main() { InitSysCtrl(); //初始化时钟，CPU为15M,高速时钟Hspclk为1.5M DINT; //关闭中断

InitPieCtrl(); //初始化Pie寄存器

IER=0x0000; //禁止所有可屏蔽中断 IFR=0x0000;

InitPieVectTable(); //初始化Pie中断向量表

EALLOW; //打开寄存器写保护

PieVectTable.ADCINT=&adc_isr; //将Adc中断子程序的服务地址写入中断

本程序采用EVA中断启动ADC转换，级联模式6通道顺序采样： DSP28_Adc.c：

void InitAdc(void) {

unsigned int i;

AdcRegs.ADCTRL1.bit.RESET=1;

asm(\等待12个周期，复位adc模块 AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCBGRFDN=3;

for(i=0;i<10000;i++) asm(\能带隙和参考电路上电 AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCPWDN=1;

for(i=0;i<5000;i++) asm(\// 内核内的模拟电路上电 AdcRegs.ADCTRL3.bit.ADCCLKPS=15; //核时钟分频器 AdcRegs.ADCTRL3.bit.SMODE_SEL=0; //顺序采样模式

AdcRegs.ADCTRL1.bit.RESET=0;

AdcRegs.ADCTRL1.bit.SUSMOD=3;//仿真挂起时，序列发生器和其他轮询程序逻辑立即停止

AdcRegs.ADCTRL1.bit.ACQ_PS=0; //控制SOC脉宽 AdcRegs.ADCTRL1.bit.CPS=0; //内核时钟预分频

AdcRegs.ADCTRL1.bit.CONT_RUN=0; //启动停止模式到达EOS后序列发生器停止 AdcRegs.ADCTRL1.bit.SEQ_CASC=1; //级联模式，SEQ1和SEQ2作为单个16状态序列发生器工作

AdcRegs.MAX_CONV.bit.MAX_CONV=0x0005;

内部公开▲

Q/ZX

中兴通讯股份有限公司企业标准

（管理标准）

Q/ZX Z 75.5010.06–2005A

代替Q/ZX Z 75.5010.06-2005

潮湿敏感器件信息维护、接收检验、入库、储存、烘烤、发料和配送

工作指引

2005-12-22发布 2005-12-26实施

中兴通讯股份有限公司康讯公司 发 布

<本文中的所有信息均为中兴通讯股份有限公司内部信息，不得向外传播。>

I

内部公开▲ Q/ZX Z 75.5010.06–2005A5

前 言

为规范潮湿敏感器件的管理，特编制此标准。 本标准附录A为规范性附录。

本标准由中兴通讯股份有限公司康讯配送部提出，康讯9000办归口。 本标准起草部门：康讯配送部。 本标准主要起草人：刘洪林。

本标准于2005年01月首次发布，于2005年12月第一次修订。

为了便于理解，将历次修订记录保留如下：

文件编号 修改前文件编号 主要修订内容 修订人 修订日期 200

#include \ #include \ #include \

#include \#include \

int ConversionCount,f; int Voltage[1024],Vmax,Vmin,Vavr; //电压转换结果存储数组及一个周期内的采样值数组 float RMS=0,U0[1024],SV[]; //电压有效值 interrupt void adc_isr(void);

main() { InitSysCtrl(); //初始化时钟，CPU为15M,高速时钟Hspclk为1.5M DINT; //关闭中断

InitPieCtrl(); //初始化Pie寄存器

IER=0x0000; //禁止所有可屏蔽中断 IFR=0x0000;

InitPieVectTable(); //初始化Pie中断向量表

EALLOW; //打开寄存器写保护

PieVectTable.ADCINT=&adc_isr; //将Adc中断子程序的服务地址写入中断