AD转换器(Analog-to-Digital Converter)即模数转换器,是将模拟信号转换为数字信号的一种设备。一般来说,AD转换器的输入为连续的电压或电流信号,输出为数字信号。其工作原理就是将连续的模拟信号分成离散的小块,对每个小块进行采样,将采样后的数值转换为数字信号,再将这些数字信号组成的序列输出。
AD转换器的输出精度是由其分辨率决定的。分辨率越高,输出的数字信号就越接近于输入的模拟信号,精度就越高。分辨率一般是以比特位表示的,比如12位的AD转换器输出的数字信号的精度为2的12次方(4096)。
AD转换器的系统构成主要由三部分组成:采样保持电路、模拟信号处理电路和数字转换电路。采样保持电路对模拟信号进行采样和保持,模拟信号处理电路对采样后的信号进行滤波等处理,数字转换电路将模拟信号转换为数字信号。
一个完整的AD转换器系统还包括时钟系统、数据存储器、控制器等辅助电路。时钟系统负责产生采样时钟信号,数据存储器存储采样后的数据,控制器控制整个系统的工作流程。
常用的AD转换器系统有两类:一类是使用单片机(MCU)内部的AD转换器,另一类是使用外部的AD转换器IC。使用单片机内部的AD转换器主要优点是系统设计较简单,硬件成本较低,缺点是分辨率和采样速率有限制,同时还会受到单片机处理能力的限制。使用外部AD转换器IC主要优点是分辨率和采样速率较高,可靠性和稳定性较好,而缺点则是设计和硬件成本相对较高。
AD转换器广泛应用于各种领域中的信号处理和控制系统中,比如音频、视频、通信、汽车电子、工业自动化等。在音频方面,AD转换器被应用于CD、MP3、音乐工作站等设备中,用于将模拟音频信号转换为数字信号,以便于数字信号的处理和传输。在汽车电子方面,AD转换器被应用于发动机控制系统、刹车系统、安全控制系统等中,用于信号的采集和控制。