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目前的高速ADC主要采用了以下两种结构形式。一种是全并行结构,也叫Flash结构。这种结构的ADC至少有2"-1个比较器,例如,一个八位ADC就至少有255个比较器。当ADC分辨率增加时,不仅电路体积庞大,而且功耗猛增,也易出现“火花码’,,因而一般用于分辨率较低的ADC,如六位、八位ADC.另一 种 结 构形式称为分区式结构或折叠式结构,如两步法、多步法。其电路结构主要包含了S/H(或T/H)放大器、Flash A/D转换器、时标电路及数字误差校正电路等。分区式结构ADC克服了纯Flash结构ADC随着分辨率增加,电路体积庞大、功耗猛增的缺点但又带来另一个问题,即差分放大器和其中与*二次转换处理输入电压有关的电路引入的误差,这些误差将**过转换器允许的误差,因此必须引入数字误差校正。
代码跃迁噪声(折合到输入端噪声)及其对ADC传递函数的影响
由于电阻噪声和“kT/C”噪声,所有ADC内部电路都会产生一定量的均方根(RMS)噪声。即使是直流输入信号,此噪声也存在,它是代码跃迁噪声存在的原因。如今通常把代码跃迁噪声称为“折合到输入端噪声”,而不是直接使用“代码跃迁噪声”这一说法。折合到输入端噪声通常用ADC输入为直流值时的若干输出样本的直方图来表征。大多数高速或高分辨率ADC的输出为一系列以直流输入标称值为中心的代码。为了测量其值,ADC的输入端接地或连接到一个深度去耦的电压源,然后采集大量输出样本并将其表示为直方图(有时也称为“接地输入”直方图)。由于噪声大致呈高斯分布,因此可以计算直方图的标准差σ,它对应于有效输入均方根噪声。参考文献1详细说明了如何根据直方图数据计算σ值。该均方根噪声虽然可以表示为以ADC满量程输入范围为基准的均方根电压,但惯例是用LSB rms来表示
分辨率是指AD转换器对输入信号的分辨能力,比如说 ADC0809是一个8位AD。当对其输入5V的模拟电压时,其转化后输出的数字量为FFH(255),那么其分辨率为5/255=0.0196v(约等于0.02v)也就是说模拟量的输入必须以0.02为单位变大或变小,其输出的数字量才会有变化,例如:4.98~5.00的模拟量其输出数字量都为FFH.
随着计算机技术、通信技术和微电子技术的高速发展,大大促进了ADC技术的发展,ADC作为模拟量与数据量接口的关键部件,广泛应用于各领域,在信息技术中起着重要作用。ADC同计算机一样,经历了低速到高速的发展过程。ADC的低速(转换时间大于300uS )结构有积分型、斜坡型、跟踪型;ADC的中速(转换时间在1uS-300uS )结构有逐次逼近型;ADC的高速(转换时间小于于1uS)结构有闪烁型、分区式以及高分辨率结构的∑-△型。这些不同的结构满足了实际应用的广泛性和多样性的需求,其中高速ADC已成为决定诸如、通信、电子对抗、航天航空、、测控、地展、、仪器仪表、图象、高性能控制器及数字通信系统等现代化电子设备性能的重要环节。
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