本节内容请也参见视频讲解[录人 8.4.数模转换模数转换.模数转换基本原理.pptx]。

1.模/数转换器的基本原理

模/数(A/D)转换器是一种把模拟量转换为数字量的线性电子器件，它将输入的模拟电压或模拟电流转换成二进制数字量，便于微机进行处理。

(1) A/D转换常用方法

计数式：最简单，但转换速度很低,并行转换速率最快，但需要的器件多，价格高；

逐次逼近式：A/D转换器的速度较高，比较简单，而且价格适中；

双积分式：A/D转换器精度高，抗干扰能力强，但速度低，一般用在要求精度高，但速度不高的场合。

(2) A/D转换过程

采样与保持

采样是将时间上连续变化的信号，转换为时间上离散的信号，即将时间上连续变化的模拟量转换为一系列等间隔的脉冲，脉冲的幅度取决于输入模拟量。模拟信号经采样后，得到一系列样值脉冲。采样脉冲宽度τ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，以便进行转换。因此，在取样电路之后须加保持电路。

采样保持是通过采样保持器来完成的。

量化

量化就是以一定的量化阶距为单位，把数值上连续的模拟量转变为数值上离散的量的过程。

量化是A/D转换的核心。从原理上讲，量化相当于只取近似整数商的除法运算。

如量化单位用q表示，量化过程为：把要转换的模拟量除以q；除法得到的整数部分，用二进制表示，即得转换数字量；除法得到的余数部分，舍去；因为舍去的余数是由于量化造成的，所以称为量化误差。

量化单位越小，转换位数越多，量化误差也就越小。

输入极性与编码

量化后的数字量需要进行编码，以便微机读入和识别；

编码仅是对数字量的一种处理方法；

输入不同，编码方式也略有不同：

单极性输入

双极性输入

2.模/数转换器的性能参数

量程，指A/D转换器能够实现转换的输入电压范围。

分辨率，指A/D转换器对输入模拟信号的分辨能力，以A/D转换器输出的二进制数的位数有关。

理论上，n位输出的A/D转换器能区分2n个不同等级的输入模拟电压，能区分的输入电压的最小值（即量化阶距）为满量程输入电压的1/2n。当满量程输入电压一定时，输出的位数越多，能区分的输入电压的最小值越小，即分辨率越高。

例如：某A/D转换器的分辨率为8位，满量程输入电压VFS=5V，则分辨率是5/（28－1）≈0.0196（V）。

分辨率通常也可以用输出的二进制位数表示，例如：ADC0808的分辨率为8位。

量化误差

A/D转换器将连续的模拟量转换为离散的数字量，对一定范围内的连续变化的模拟量只能量化成同一个数字量，这种误差是由于量化引起的，所以称为量化误差；

量化误差是量化器固有的，是不可克服的。

转换误差

指A/D转换器实际的输出数字量与理论上的输出数字量之间的差别，通常以整个输入范围内的最大输出误差表示。

一般用最低有效位（LSB）的倍数来表示转换误差，例如转换误差≤±1LSB，就说明在整个输入范围内，输出数字量与理论上的输出数字量之间的误差小于最低位的一个数字。

转换精度

是指最低有效位对应的模拟量；

用来表示理论输出与真实输出的误差；

常用数字量最低有效位LSB对应模拟量的几分之几来表示，如±1/2LSB。

转换时间

是指A/D转换器开始一次转换到完成转换得到相应的数字量输出所需的时间。

A/D转换器种类有很多，按位数来分：有8位、10位、12位、16位等。

A/D转换器位数越高，分辨率越高，价格也越贵。

按结构来分：有单一的、包含多路开关的和多功能的。

按转换速度可以分：有低速、中速和高速。

按输出方式分：有并行比较型、逐次比较型、双积分型等。

3.8位A/D转换器ADC0808/0809

ADC0808是ADC0809的简化版本，功能基本相同。

ADC0808和ADC0809的主要区别是精度不同：

ADC0808的误差为±1/2LSB

ADC0809的误差为±1LSB

(1)ADC0808/0809的内部结构及引脚

ADC0808/0809是CMOS工艺制作的8位逐次逼近式A/D转换器；

包含有一个8通道的多路模拟开关和寻址逻辑，可接入8个模拟输入电压并对其进行分时转换；

其数字输出部分，分辨率为8位。

具有三态锁存和缓冲能力，可直接与微处理器的总线相连。

转换时间为200µs，工作温度范围为–40℃ ～+85℃，功耗为15mw，输入模拟电压范围为0～5V，采用5V电源供电。

内部结构如下图所示。

引脚功能参见教材和[10 附录 芯片速查表\2 datasheet\adc0808.pdf]

CPU可以采用多种方式获取EOC，然后读取数据

延时等待方式

查询方式

中断方式

DMA方式