9.1 模拟/数字转换器工作原理
模拟/数字转换器（Analog-Digital Conversion，ADC）是把经过与标准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。任何一个ADC都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小，而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。
ADC的种类很多，按工作原理的不同，可分成间接ADC和直接ADC。间接ADC是先将输入的模拟电压转换成时间或频率，然后把这些中间量转换成数字量，常用的有双积分型ADC。直接ADC则将输入的模拟电压直接转换成数字量，常用的有并联比较型ADC和逐次逼近型ADC，此外还有∑-△型ADC。
（1）并联比较型ADC采用各量级同时并行比较，各位输出码也是同时并行产生，所以转换速度快。并联比较型ADC的缺点是成本高、功耗大。
（2）逐次逼近型ADC产生一系列比较电压，逐次与输入电压分别比较，以逐渐逼近的方式进行模数转换。它的转换速度比并联比较型ADC慢，比双积分型ADC快得多，属于中速ADC。
（3）双积分型ADC先对输入的采样电压和基准电压进行两次积分，获得与采样电压平均值成正比的时间间隔，同时用计数器对标准时钟脉冲计数。它的优点是抗干扰能力强，稳定性好；缺点是转换速度慢。(https://www.daowen.com)
（4）∑-△型ADC具有双积分型ADC与逐次逼近型ADC的双重功能，它对工业现场的串模干扰具有较强的抑制能力。与双积分型ADC相比，它有较快的转换速度；与逐次逼近型ADC相比，它具有更高的信噪比，且分辨率更高，线性度好。
ADC的工作原理是将模拟信号进行采样、保持、量化、编码，如图9.1所示。采样是将连续变化的模拟信号按照采样定理进行离散化处理；保持是为了给后续的量化编码过程提供一个稳定的值，在取样电路后，要求将所采样的模拟信号保持一段时间；量化是将离散化输出的电压按某种近似的方式归化到相应的离散电平上；编码是将量化后的每一个离散的电平进行数值编码。
图9.1 ADC的工作原理
ADC的主要技术指标有转换时间、分辨率精度。转换时间是指ADC完成一次转换所需的时间（其倒数也被称为转换速率），反映ADC的快慢。分辨率精度是衡量ADC能够分辨出输入模拟量最小变化程度的技术指标，取决于ADC的位数，一般用二进制数表示。例如，若某ADC为10位，满量程为5 V，则分辨率为5 V/210=4.9 mV。
