 什么是ADC:ADC(Analog to Digital Converter, 模数转换器), 用于实现模拟信号向数字信号的转换。A/D转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟信号(电信号)转换为时间离散、幅值也离散的数字信号（二进制0和1信号）。需要ADC将模拟信号转换为数字信号，然后进一步处理。一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程。因此ADC是模数之间的桥梁。 如上图是一个典型多路复用数据采集系统，在这个系统中，ADC通过多通道输入选择器对传感器采集的模拟信号进行模数转换，将转换结果的数字信号通过串口(常见的一般是SPI、IIC等接口)送给处理器(Processor)使用，这就是一个典型的ADC使用场景。下图是一个常见的ADC芯片常见的内部框图。  ADC采样过程： 上面我们说到ADC采样过程分为4步，即采样、保持、量化和编码。  采样和保持：采样，将随时间连续变化的模拟信号转化为在时间t上离散的模拟量，采样需满足采样定理(奈奎斯特定理)。即当采样频率大于模拟信号中最高频率成分的两倍时，采样值才能不失真的反映原来模拟信号。保持，采样脉冲宽度一般是很短暂的，在下一个采样脉冲到来之前，应暂时保持所取得的样值脉冲幅度，在采样电路后要求将所采样的模拟信号保持一段时间(模拟上通过电容实现)。下图是一个简单的采样保持电路：  图中S是一个模拟开关，一般由场效应晶体管构成。当控制信号为高电平时，开关闭合（即场效应晶体管导通），电路处于采样周期。这时ui对存储电容C充电，uo=uc=ui，即输出电压跟随输入电压的变化（运算放大器接成跟随器）。当控制电压变为低电平时，开关断开（即场效应晶体管截止），电路处于保持周期。因为电容无放电电路，故uo=uc。将采样到的数值保持一定时间。 量化和编码： 量化，由于模拟信号电压经过采样保持后，得到的是阶梯波（如下图）。而该阶梯波仍然是一个可以连续取值的模拟量。但n位（经常说ADC多少位）数字量只能保持 2的N次方个数值。因此，当用数字来表示连续变化的阶梯模拟量时就需要四舍五入。将采样后的样值脉冲电平归化到与之接近的离散电平之上，这个过程称为量化。  编码，量化后的数值还需通过编码用一个二进制代码表示出来，经过编码后得到的就是AD转换结果的数字量，二进制编码的位宽等于ADC的位宽。下图是一个3 bit ADC，只舍不入量化方式(量化中把不足一个单位的部分舍弃)，量化位数用3 bit来表示连续信号的幅值。信号满量程为0~1V，因此最小量化单位Δ=1V/2^3=1/8V。量化位数越高，ADC的分辨率越高，量化误差越小。一般ADC的分辨率使用LSB标识。  |
