AD转换器是一种将模拟信号转换成数字信号的电子器件。它的主要作用是将我们生活中的模拟信号(如声音、图像等)通过采样、量化和编码等处理,转换成数字信号,以方便数字电子系统处理和存储。
在AD转换中,采样是第一个关键步骤。它指的是将模拟信号按照一定间隔(采样周期)进行取样。采样的间隔越小,采样点就越多,表示精度就会越高,但是所需的处理和存储的资源也就越多。如果采样的间隔过大,就会造成采样信号失真。所以在采样过程中需要权衡采样间隔和信号精度。
在完成采样后,需要将每个采样点的电压值转换为相应的数字值。这个过程叫做量化。首先将整个模拟信号的幅值范围分成若干个小段(量化区间),这些小段内的电压值相同。然后将每个采样点的电压值转换为相应的数字值,通常使用二进制代码表示。采样电压值到数字代码值的转换关系可以由芯片内部电路实现。此外,ADC还需要指定码长,码长越长则分辨率越高,可以表示的电压范围也就更大,但是处理和存储相应的数据量也更大。
量化后,就需要将其编码成二进制数据。编码表示的是数字值与二进制代码之间的转换。AD转换器中编码分为两种,即平行编码和串行编码。平行编码是将不同位上的二进制代码同时输出,速度快,但是占用大量引脚,不利于集成。串行编码则是将二进制代码位序列化,以缩小封装尺寸、减小芯片成本、提高系统速度。