ADC是模拟电信号到数字信号的转换器。在微控制器的输入端,只能接收数字信号,而传感器所输出的模拟信号不能直接连接到微控制器的输入端。这时就需要用到ADC,将模拟信号转换为数字信号,供微控制器使用。
ADC的基本工作原理是采样和量化。采样是指将模拟信号转化为数字信号,量化是指确定数字量的取值范围,并将不连续的模拟信号量化为离散的数字量。ADC每次采样时将模拟信号与某个参考电压进行比较得到一个数字,这个数字就是模拟信号的离散值。
ADC主要由采样保持电路、比较器、数字量化器和时序控制电路等部分组成。
当ADC开始工作时,先打开采样保持电路,将要转换的模拟信号放入采样保持电容中,进行采样。然后将模拟信号与参考电压进行比较,得到比较器的输出电平。
比较器的输出电平经过数字量化器,根据比较器输出的电平高低确定数字量化器的输出值,得到数字信号。
ADC的时序控制电路控制ADC按照固定的时间来完成采样、比较和转换等操作。ADC转换完成后,数字量化器将转换得到的数字信号送入微控制器。
ADC转换得到的数字量不等于模拟电压值,需要通过计算转换得到电压值。具体计算方法是:先将ADC转换出的数字量除以满量程对应的数字量,得到所占的比例,然后乘以满量程对应的电压值,即可得到模拟电压值。
ADC被广泛地应用于工业控制、电力监测、仪器仪表、医疗设备、消费电子等领域。例如,通过ADC可以实现对温度、湿度、光强等信号的检测和控制。
随着物联网技术的发展,智能家居、智能城市等领域也越来越广泛地采用ADC技术,实现对各种环境参数的监测和控制。