IIOOlllI
第四个时钟脉冲到来时，&述状态乂置为IIoIOI）OGfD
经过8次比较之后TSAR的数据⅛⅛存器中所建立的数码IIoOlllI即为转换结果α
数码对应的反馈电Sf}=8^WVτ它与输入的模拟电压Uj=8.3V⅛差0血匚不过两若的差值已小于所对应的玉化电甩0.04VO
逐次逼近式岛/D转换器的转换结果通过数字量输出锁存器井行输出o
忧点：
分⅛÷（⅛T-12{.yin.折擀牧低"百样建字叮达IMEP玄HMJILADCm
比"功⅛⅛⅛ffi.
i⅛点：
Λ∙ffifl4⅛⅛iflT.情况下，仆店狡髙：
播或器产土的⑺号∕⅛'.⅛n⅛∙⅛⅛
换之前S⅛i≡⅛Λ理，⅛⅛m⅛⅛fil⅛⅛.这祥会⅛W⅛ft∏⅛4-
3）并行比较型/串并行比较型
并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLaSh（快速）型。
由于
转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。
串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间，最典型的是由2个n/2位的并行
型AD转换器配合DA转换器组成，用两次比较实行转换，所以称为HaIfflash（半快速）型。
还有分成三步或多步实现AD转换的叫做分级（MUItiSteP/Subrangling）型AD，而从转换
时序角度又可称为流水线（PiPeIined）型AD,现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。
这类AD速度比逐次比较型高，电路规模比并行型小。
应用场合：
这种ADC的最大优点是具有较快的转换速度，但是，所用的比较器和其他硬件较多，输出数字量位数越多，转换电路将越复杂。
因此，这种类型的转换器适用于高速度、低精度要求的场合。
优点：
模数转换的速度高
缺点：
分辨率不高，功耗大、成本高
4）Σ-Δ（Sigma-delta）调制型（如AD7705）
Σ-△型AD又称为过采样转换器，由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组
成。
原理上近似于积分型，将输入电压转换成时间（脉冲宽度）信号，用数字滤波器处理后得
到数字值。
电路的数字部分基本上容易单片化，因此容易做到高分辨率。
主要用于音频和测
量。
Σ-△型ADC基本原理：
Σ-△型ADC包含了1个差分放大器、1个积分器、1个比较器、以及由1位DA（一个简单的开关，可以将差分放大器的反相输入端接到正或者负参考电压）的构成的反馈环。
反馈DAC的作用是使积分器的平均输出电压接近于比较器的参考电平。
从Σ-△型ADC的原理框图可以看出，Σ-Δ型结合了逐次比较型和积分型ADC。
优点；分辨率狡高.高达24U：
转换速车高，高干稅分吃和用频变换型ADC：
价格低：
内部利用高倍频过采杆技术，实现了數7踐波.降低了对传感器仁号蛙
行滤;皮的要求-
缺虑：
S⅛∑-△型ADC的价格技高：
化转换速申相同的条件K比积分型和逐
次逼逬型ADC的功耗高’
5）压频变换型ADC
斥城变换型ADC^rnl⅛^ADC÷它先将⅛A⅛mΓ号的电圧转掩成宛辛弓応成
正比的脉冲信号*精后在固定的时何间隔内对此脉冲信号进存计救”计数结果即
为正比于输入模拟电斥仁号的数字虽*从理论上这种ADC的井辨率叩以无
IlH增加.只耍采用时间検到絢足输出频率分辨斗嘤求的累获脉冲个数的宽度即
可.
忧点：
精度高、价格粒低、功耗校低。
缺点；类似F积分空ADC・其转換谨率受利限制T12f√时为100~300SPS:
6）流水线型ADC
流水线结•构ADu£称沟于区式ADC∙它是一帥高散和强大的模数转换⅛⅛°它
能馨提供高谨、高分辨率的模数转换.并且具右令人稠盘的低功率消耗和强小的
芯片尺寸：
经过=理的设汁，述可以提阻优异的动态粧性・
漩水找哩QC由若干级级联电路组成.毎一级包括一个采样保持放大器、一个
低分辨辛的.⅛DC和DAf以住一个求和电路，戏中求和电路还包括町捉实用益
的缎间族大雒.快速韬确的口位转换器分成两战以卜的子区（流水线）来Tt^
首级电路的讯擇保持器时输入仁号电样后先由一个皿恃分辨^⅛AD转换器村
输入送行电化*按荷用一个至少口付精度的嫌扣型业J住超（MDAG产生一
伞对应于虽化結果的模牌电平井送至求和电路.求和电路从输人们号中扣除此
模拟电平.并将毫值精确放大⅛-∣½t⅛增益后黃交卜一级电路处理U经过丼级这样的处理后.最石由一个较高精度的K位细AzD转換S⅛对残余倍号⅛L-J■-'换.
将上述各级粗、细JvD的输出组合起来即构感高精度的血位输出.
优点：
有艮好的线性和低失调；可以同时对多个堆样Fh处理,有牧高的忙号处
理速度.典型的为TCOnVloOns-低⅛4■高粕唱高分歼率:
町以简化11路。
缺亡：
贰机电路和偏抚结构过「貝杂；输入怡号需腔经过特味处理.以便穿过数
级电路造成潦水篆迟1对镇存定时的要求严格；对电路工艺要求很高，电路板上
设计得不存理会形晌增益的鏤性、矢调及Jt它琴«G
I」前円这种新型的ADC⅛构丄啞甩用『对THD和SFDR及與它频城待啊迺求较高的通讯系统.对噪声、带宽和瞬态相应速度等时域特性蹩求较斋的CCD成像系统，苑时域和频域参数都唬戍较高的数⅛*⅛⅛统.
四名词解释：
（I）ADC采样速率SPS简介
SPS（SamPlePerSenCond,每秒采样次数），是衡量数模转换（ADC）时采样速率的单
位。
注意采样速率和转换速率的区别，数模转换是先采样再转换，采样速率小于等于转换速
率的采样才是有意义的。
即采样时间大于转换时间才是有意义的。
类似的单位有KSPS（每
秒采样多少千次）、MSPS（每秒采样多少兆次）等。
ksps表示每秒采样千次，是转化速率的单位。
（2）ADC的转换速率和转换时间（ConversiontimeandConversionrate）
所谓的转换速率（ConVerSiOnRate）是指完成一次从模拟转换到数字的AD转换所需的
时间的倒数。
积分型AD的转换时间是毫秒级属低速AD,逐次比较型AD是微秒级属中速AD,全并行/串并行型AD可达到纳秒级。
采样时间则是另外一个概念，是指两次转换的间隔。
为了保证转换的正确完成，采样速率（SamPleRate）必须小于或等于转换速率。
因此有
人习惯上将转换速率在数值上等同于采样速率也是可以接受的。
常用单位是ksps和MSPS，
表示每秒采样千/百万次（kilo/MillionSamPIeSPerSeCond）。
ThroUghPUtRate称为输出速率，或者吞吐速率、转换速率。
转换速率”这个名词有些
资料用Conversionrate表示，有些资料用ThrOUghPUtRate或者T-PUtRate表示。
在选择一个AD转换芯片的时候要考虑到位数、转换速度、输出方式等。
位数很容易理解，由分辨率决定。
一次完整的转换过程要经过模数转换时间、休止时间、下次转换的准备时间等，这些时间构成一个完整的转换周期。
比如ADI生产的AD7610,转换周期为4us，也就是第
i次转换开始经过4us以后可以进行下一次转换。
转换速率是转换周期的倒数，表征每秒最多多少次完整的采样，因此决定了采样频率的上限。
转换速率等于采样保持时间和量化时间（从模拟到二级制的转换时间）的倒数。
ADC的转
由于ddrZ）=
=πfUcos2^∕f
在过零点上有最大值
「过零时，6）t=±n7TIc0srυ/1=1
故在过零点处，转换时间所造成的最大电压误差为
WwJq心二;r∕LVαNV（6-3）
由此可知：
①当精度一定时，信号频率仁
⅛⅛4⅛频率一定，t
2平均值响应的AzD转换器
由于被转换的模拟量为直流电压，而干扰是交变的，因此转换时间SONV越长,其抑制干扰的能力就越强。
换言之=平均值响应的转换器是在牺性转换时间的情况下提高转换精度的。
（2）ADC的参考电压
参考电压也叫做基准电压，如果没有基准电压，就无法确定被测信号的准确幅值。
例如
基准电压为2.5V,则当被测信号达到2.5V时ADC输出满量程读数，使用者就会知道ADC输出的满量程等于2.5V。
不同的ADC,有的是外接基准，也有的是内置基准无需外接，还有的ADC外接基准和内置基准都可以用，但外接基准优先于内置基准。
就实际的工程应用而言，大多数情况下真正关心的是参考电压的稳定性而不是绝对值。
对于IobitS的ADC,如果参考电压设计值是1V,而实际是0.9不一定有问题，但是在0.99~1V之间抖动可能就有问题。
对于ADC的来说，为了最大话还原输入的模拟信号，输入信号的最大值应是ADC的参考
电压，输入信号最大值如果超过ADC的参考电压，会造成输出值得不准确，严重的会导致
ADC损坏。
输入信号最大值如果小于ADC的参考电压，由于不能满量程输出，会引入误差还会导致精度的下降。
（3）ADC的分辨率
ADC的分辨率是指输出数字量变化一个最低有效位所对应的输入模拟电压的变化量。
如ADC输入模拟电压范围为0到10V,输出为10位二进制数，则分辨率为
*=1⅛V=9.77mV
22,此处得出的9.77mV还有另外一个概念，最低有效位，也即ILSB
分辨率有时也用最低有效位LSB的量化步长表示。
10V也称为满量程电压，即FSR。
注：
满量程电压其实就是ADC的参考电压，参考电压后面会有描述，因为ADC所能测量
最大电压实际为ADC的参考电压。
因此分辨率（分辨率量化单位1LSB）也可如下表示
此外ADC的分辨率还有另外的几种描述，每种描述不尽相同但所要表达的意思一致。
ADC的分辨率指的是A/D转换器所能分辨模拟输入信号的最小变化量。
FSR分辨率=―n-设A/D转换器的位数为n,满量程电压为FSR,则分辨率定义为：
2
相对分辨率二分辨率100%=+100%
FSR2n
位数
级数
相对分辨率（ILSB）
分辨率（LLSB）
8
256
0.391%
39ΛιnV
10
1024
0.0977%
9-77mV
12
4096
0,0244⅝
2,44mV
14
16384
0.0061%
Q.6ImV
16
65536
0,0015⅝
0Λ5mV
A/D转换器分辨率的高低取决于位数的多少。
以上所说的ADC分辨率为理想情况下分辨
率，分辨率通常随着噪声和非线性的增加而下降，因此,描述ADC真正的分辨率还应包括静
态和动态误差。
（4）ADC转换误差
有时也称转换精度、绝对精度、量化误差。
通常以绝对误差形式给出，它表示实际输
出的数字量和理论输出的数字量之间的误差，一般多以最低有效位的倍数给出。
此外还有相
绝对精度
对精度的概念：
相对精度100%
FSR
转换误差是从时序变化信号中可分离出的最小信息量信息，以我们讨论ADC来
说，量化误差就是最小步距代表的电压，在A/D转换时，量化带内的任意模拟输入电压都
能产生同一输出数码。
举例说明：
例如：
一个12位A/D转换器，理论模拟输入电压为5V
时，对应的输出数码为100000000000。
实际模拟输入电压在4.997V〜4.999V范围内的
1
都产生这一输出数码，则绝对精度=1（4.997-4.999）-5=-0.002（V）=2（mV）O绝
2
1
对误差一般都在1LSB、LSB范围内。
2
注：
转换精度和分辨率是两个不同的概念
3分辨率是指转换器所能分辨的模拟信号的最小变化值
4精度是指转换后所得结果相对于实际值的准确度；
相关引申：
简单点说，精度”是用来描述物理量的准确程度的，而分辨率”是用来描述刻度
划分的。
可以举一个通俗的例子：
有这么一把常见的塑料尺，它的量程是10厘米，上面有
100个刻度，最小能读出1毫米的有效值。
那么我们就说这把尺子的分辨率是1毫米，或者
量程的1%;而它的实际精度就不得而知了（算是0.1毫米吧）。
当我们用火来烤一下它，并且把它拉长一段，然后再考察一下它。
我们不难发现，它还有有100个刻度，它的分辨率”
还是1毫米，跟原来一样！
然而，您还会认为它的精度还是原来的0.1毫米么？
假定我们需要0.1%或者说10位的精度（1/210）,只有选择一个具有更高分辨率的转换器才有意义。
如果是一个12位（分辨率）的转换器，我们可能会想当然地以为精度已足够高；但是在没有仔细检查其规格书之前，我们并没有把握得到12位的性能（实际情况可能更好或
更糟）。
举例来说，一个具有4LSBINL（INL下面会讲到）的12位ADC,最多只能提供10位的精度。
一个具有0.5LSBINL的12位ADC器件则可提供0.0122%的误差或13位的精度。
要计算最佳精度，可用最大INL误差除以2N,其中N是转换器位数。
（4）影响ADC精度的静态指标
①满刻度误差（FullScaleErrOr）
满度输出时对应的输入信号与理想输入信号值之差，也叫增益误差
该误差使传输特性曲线绕坐标原点偏离理想特性曲线一定的角度，如下图所示：
图6卫馆移误差
∙⅛<1时，传输特性台阶变宽，模
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