模数转换器

[拼音]：moshu zhuanhuanqi

[外文]：analog/digital convertor

把经过与标准量（或参考量）比较处理后的模拟量转换成以二进制数值表示的离散信号的转换器,简称ADC或 A/D转换器。转换器的输入量一般为直流电流或电压，输出量为二进制数码的逻辑电平（＋5伏和0伏）。例如，将生产过程变量（温度、压力、流量、力等）或声音信号经过传感器变为模拟量电信号，然后由模数转换器变换为适于数字处理的形式（二进制数码），送入计算机、数字存储设备、数据传输设备处理或存储，或以数字或图形方式显示。

模数转换过程包括量化和编码。量化是将模拟信号量程分成许多离散量级，并确定输入信号所属的量级。编码是对每一量级分配唯一的数字码，并确定与输入信号相对应的代码。最普通的码制是二进制，它有2ⁿ个量级（n为位数）,可依次逐个编号。模数转换的方法很多，从转换原理来分可分为直接法和间接法两大类。

直接法是直接将电压转换成数字量。它用数模网络输出的一套基准电压，从高位起逐位与被测电压反复比较，直到二者达到或接近平衡（见图）。控制逻辑能实现对分搜索的控制，其比较方法如同天平称重。先使二进位制数的最高位D_n-1＝1，经数模转换后得到一个整个量程一半的模拟电压V_S，与输入电压V_in相比较，若V_in>V_S,则保留这一位；若V_in<V_in，则D_n-1＝0。然后使下一位D_n-2＝1,与上一次的结果一起经数模转换后与V_in相比较,重复这一过程，直到使D₀＝1，再与V_in相比较,由V_in>V_S还是V_in<V 来决定是否保留这一位。经过n次比较后，n位寄存器的状态即为转换后的数据。这种直接逐位比较型（又称反馈比较型）转换器是一种高速的数模转换电路，转换精度很高，但对干扰的抑制能力较差，常用提高数据放大器性能的方法来弥补。它在计算机接口电路中用得最普遍。

间接法不将电压直接转换成数字，而是首先转换成某一中间量,再由中间量转换成数字。常用的有电压-时间间隔(V/T)型和电压-频率(V/F)型两种，其中电压-时间间隔型中的双斜率法（又称双积分法）用得较为普遍。

模数转换器的选用具体取决于输入电平、输出形式、控制性质以及需要的速度、分辨率和精度。

用半导体分立元件制成的模数转换器常常采用单元结构，随着大规模集成电路技术的发展，模数转换器体积逐渐缩小为一块模板、一块集成电路。

参考书目

1. 周明德：《微型计算机硬件软件及其应用》，清华大学出版社，北京，1984。

参考文章

• 什么叫模数转换器？自动化

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模数转换器百科介绍

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