我们生活在一个具有数字通信，便利性和数据处理方式的模拟世界中。因此，有一项基本任务是将数据从一个域转换为另一个域，即一直从模拟到数字或vice-vice-vice-vice-vice-evice。我们将这些数据转换器称为对数字转换器（ADC）的模拟或数字转换器（DAC）。在本指南中，让我们专注于对数字转换器的类似物，了解简单的ADC的工作原理以及ADC电路设计的不同类型。
这不是对数字转换器和不同类型ADC的类似物的深入指南，而是对某些重要类型的ADC电路的简短介绍性讨论。对数字转换的模拟本身就是一个巨大而有趣的主题，如果您有兴趣，我们可以在此处提到的单个ADC巡回赛上制作一系列指南。
大纲
模拟对数字转换的重要性
什么是对数字转换器（ADC）的类似物？它是一种设备或电路，将模拟数据（及时连续信号变化）转换为数字数据（带固定幅度的离散数据）。
数字数据的主要好处是，您可以轻松存储它，并且由于任何模拟信号而导致的数据损坏的机会非常小。因此，大多数计算都转向数字域。
数字数据还具有准确的优势（这取决于ADC过程），并且易于在疯狂的高速下操作。但是我们的世界是模拟的。现实世界的物理量（例如温度，压力，光，气体等）是连续的模拟信号。因此，我们必须使用数据转换器（例如ADC）将这些模拟信号转换为数字值，以便我们的数字设备可以轻松地处理，存储，分析和计算数据。
当我们想测量，分析和处理任何模拟数据时，我们通常会使用下面提到的一种方法将其转换为数字数据，处理数字数据并使用数字数据转换为模拟转换器（DAC）将数字数据转换回模拟数据，将其转换为模拟数据。，如有必要。
典型ADC的解剖结构
显然，ADC是现代信号处理的组成部分。在进行不同类型的ADC电路设计之前，让我们快速了解典型的ADC流程的工作原理。
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ADC的第一步是感知物理量，例如温度，压力，湿度（或任何模拟量），并将其转换为电信号（电流或电压）。为此，我们使用的传感器是检测物理量变化并产生和等效的电信号（通常电压）的设备。
接下来，我们必须调节传感器的输出。这是因为，传感器的输出（通常是电压）通常以毫伏（非常低的幅度）为单位。使用信号调节器，例如放大器，过滤器等，我们将此小电信号转换为相对较大的信号（通常由100或1000的系数放大）。
现在是数字转换类似物的核心：样品和持有电路。由于模拟信号正在不断变化，因此我们需要一种机制来持有信号的过程。样品和保留电路将采用模拟信号的样品，并将其保存在正时电路（时钟电路）设置的持续时间内。
根据我们使用的ADC电路类型，样本和保留块中的数据将转换为数字代码。
一般而言，要注意的是ADC的一个重要点是，由于模拟信号的连续性，转换速度和采样率之间始终存在折衷。
ADC电路设计的类型
数字转换器设计的类似物有几种类型。一些流行的ADC电路设计是：
- 坡道或计数器ADC
- 连续近似登记册（SAR）ADC
- 双向或集成ADC
- Flash ADC
- Sigma Delta ADC
我们将一对一地简要看到这些ADC电路。
坡道或计数器ADC
最便宜，也是所有ADC电路设计中最慢的是计数器ADC。它也被称为跟踪ADC。该ADC电路的主要组件是：电压比较器，计数器和DAC（数字到模拟转换器）。这是正确的。该ADC的设计具有DAC。
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我们将主模拟信号馈送到电压比较器的一个输入中。进入比较器的另一输入，它是DAC的模拟输出。DAC的输入实际上是计数器的二进制输出。
当转换过程开始时，控制电路将将计数器重置为0，并根据时钟信号逐渐增加计数。DAC将为计数器数据生成适当的模拟信号，并且一旦DAC的输出超过主模拟输入电压，控制电路就会停止计数器。
DAC超过主要模拟输入的计数器的值是最终数字数据。
连续近似登记册（SAR）ADC
长期以来，连续的近似寄存器（SAR）类型ADC是非常受欢迎的实现。如果您查看SAR ADC的框图，它类似于计数器ADC，除了代替主计数器，我们有一个寄存器和闩锁电路。
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顾名思义，SAR ADC依次将模拟输入与DAC的输出进行了比较。DAC的输入是连续近似寄存器的二进制加权代码。
最初，DAC输入的MSB设置为1，而所有其他位均为0。现在，我们将与此输入相对应的DAC的输出（DAC的最大范围的一半）与输入模拟电压进行比较。
如果模拟输入电压大于DAC的输出，则比较器的输出变高（即1）。结果，控制逻辑将使MSB保持为1，但也使MSB旁边的位为1。
这个过程实质上是将输出范围的四分之一添加到上一半范围。现在，DAC的输出为3/4Th它的范围。只要输入电压大于DAC的输出，比较过程就会继续。
如果DAC的输出大于模拟输入电压，则当前位设置为0，然后将下一个有意义的位设置为1。此比较过程一直持续到结果为模拟输入的接近值。
双向或集成ADC
接下来，我们以双向坡度ADC的形式有一个高速和高分辨率转换器。它也被称为集成ADC，因为它在ADC设计中使用了集成器电路。
集成器具有两个可切换输入：主模拟输入电压和一个参考电压。由于积分器生成两个不同的坡道信号（对应于两个输入），因此这种类型的ADC被称为双斜率ADC。
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首先，设置了积分器，并使用主模拟输入和集成器的输出对此值进行电荷。在一定时间（特定的时钟循环）之后，集成器的输入设置为参考电压（与输入模拟信号相反的极性相反），并且集成器的输出将其电荷降低到该值。
在这两个坡道期间，计数器开始计数，当集成器的输出变为0时，它停止了。计数器的值是与输入模拟电压相对应的数字代码。
Flash ADC
最快，最昂贵的数字转换器类似物是Flash ADC电路。它具有每个电压步骤的一个比较器，因此4位Flash ADC将有2个4= 16个比较器。
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所有比较器的一个输入都连接到主模拟输入信号。比较器的另一输入是一字符串的点电阻（本质上是构成电压分隔线的）。
结果，每个比较器以比前面的电压更高的电压向上移动。所有比较器的输出都连接到其输出为数字代码的优先编码器。
Sigma Delta ADC
对数字转换器的下一个类似物是Sigma Delta（σ-δ）ADC。它也是一种高分辨率ADC。该ADC使用过采样作为对输入模拟信号进行采样的主要功能。
在Sigma Delta ADC中，我们将模拟输入信号应用于差分放大器的一个输入。差分放大器的另一输入是DAC的输出。
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差分放大器的输出通过积分器，然后转到比较器。比较器的输出是DAC的输入，也是对主滤波电路的输入。
结论
ADC电路对于所有数字系统的数据获取和前端设计非常重要示波器。这是对数字转换类似物的介绍性指南，典型的ADC的工作原理以及ADC电路设计的不同类型。我们看到了所有这些ADC类型及其工作的块级实现。
