一文讲解ADC模数转换芯片的原理及转换过程

ADC模数转换芯片主要应用于各类精度测量电子产品方案开发中，在电子秤方案、充气泵方案以及各类精度测量都可看见它的身影。我们所接触到的信号都是模拟信号，当我们需要将这些模拟信号转换成数字信号利于存储和传输时，就需要ADC模拟转换芯片帮助我们实现这一功能。ADC芯片全称Analog-to-Digital Converter（模拟数字转换器），是一个帮助我们将模拟信号转换成为数字信号的转换器芯片。

那么，今天我们就来了解下ADC模数转换芯片的原理及其转换过程。

ADC的转换原理根据ADC的电路形式有所不同。 ADC电路通常由两部分组成，它们是：采样、保持电路和量化、编码电路。其中量化、编码电路是最核心的部件，任何ADC转换电路都必须包含这种电路。 ADC电路的形式很多，通常可以并为两类：
间接法：它是将采样-保持的模拟信号先转换成与模拟量成正比的时间或频率，然后再把它转换为数字量。这种通常是采用时钟脉冲计数器，它又被称为计数器式。它的工作特点是：工作速度低，转换精度高，抗干扰能力强。
直接法：通过基准电压与采样—保持信号进行比较，从而转换为数字量。它的工作特点是：工作速度高，转换精度容易保证。
模一数转换的过程有四个阶段，即采样、保持、量化和编码。

1.采样：采样是模数转换的第一步，采样是将连续时间信号变成离散时间信号的过程。经过采样，时间连续、数值连续的模拟信号就变成了时间离散、数值连续的信号，称为采样信号。采样电路相当于一个模拟开关,模拟开关周期性地工作。理论上，每个周期内，模拟开关的闭合时间趋近于0。在模拟开关闭合的时刻采样时刻)，我们就“采”到模拟信号的一个“样本”。

2.量化：量化是模数转换的第二步，量化是将连续数值信号变成离散数值信号的过程。理论上，经过量化，我们就可以将时间离散、数值连续的采样信号变成时间离散、数值离散的数字信号。
在电路中，数字量通常用二进制代码表示。因此，量化电路的后面有一个编码电路，将数字信号的数值转换成二进制代码。
然而，量化和编码总是需要一定时间才能完成，所以，量化电路的前面还要有一个保持电路。保持是将时间离散、数值连续的信号变成时间连续、数值离散信号的过程。在量化和编码期间，保持电路相当于一个恒压源，它将采样时刻的信号电压“保持”在量化器的输入端。虽然逻辑上保持器是一个独立的单元，但是，工程上保持器总是与采样器做在一起。两者合称采样保持器。

3.编码：编码是模数转换的第三步，它指将量化后的离散的数字信号进行编码，将各个量化值转换成一定的编码形式，从而将离散的数字信号转换成二进制的数字信号

4.存储：存储是模数转换的第四步，它指将编码后的二进制的数字信号进行存储，将各个二进制信号存储到一定的存储介质中，从而将二进制的数字信号转换成可以被计算机处理的数字信号。