如何选择A/D转换器芯片？

geren2014

A/D器件和芯片是实现单片机数据采集的常用外围器件。A/D转换器的品种繁多、性能各异，在设计数据采集系统时，首先碰到的就是如何选择合适的A/D转换器以满足系统设计要求的问题。

选择A/D转换器件需要考虑器件本身的品质和应用的场合要求。基本上，可以根据以下几个方面的指标选择一个A/D器件。

A/D转换器位数

A/D转换器位数的确定，应该从数据采集系统的静态精度和动态平滑性这两个方面进行考虑。

从静态精度方面来说，要考虑输入信号的原始误差传递到输出所产生的误差，它是模拟信号数字化时产生误差的主要部分。量化误差与A/D转换器位数有关。一般把8位以下的A/D转换器归为低分辨率A/D转换器，9~12位的称为中分辨率转换器，13位以上的称为高分辨率转换器。10位A/D芯片以下误差较大，11位以上对减小误差并无太大贡献，但对A/D转换器的要求却提得过高。因此，取10位或11位是合适的。

由于模拟信号先经过测量装置，再经A/D转换器转换后才进行处理，因此，总的误差是由测量误差和量化误差共同构成的。A/D转换器的精度应与测量装置的精度相匹配。也就是说，一方面要求量化误差在总误差中所占的比重要小，使它不显著地扩大测量误差；另一方面必须根据目前测量装置的精度水平，对A/D转换器的位数提出恰当的要求。

目前，大多数测量装置的精度值不小于0.1%~0.5%，故A/D转换器的精度取0.05%~0.1%即可，相应的二进制码为10~11位，加上符号位，即为11~12位。当有特殊的应用时，A/D转换器要求更多的位数，这时往往可采用双精度的转换方案。

A/D转换器的转换速率

A/D转换器从启动转换到转换结束，输出稳定的数字量，需要一定的转换时间。转换时间的倒数就是每秒钟能完成的转换次数，称为转换速率。

确定A/D转换器的转换速率时，应考虑系统的采样速率。例如，如果用转换时间为100us的A/D转换器，则其转换速率为10KHz。根据采样定理和实际需要，一个周期的波形需采10个样点，那么，这样的A/D转换器最高也只有处理频率为1KHz的模拟信号。把转换时间减小，信号频率可提高。

对一般的单片机而言，要在采样时间内完成A/D转换以外的工作，如读数据、再启动、存数据、循环计数等已经比较困难了。

采样/保持器

采集直流和变化非常缓慢的模拟信号时可不用采样/保持器。对于其他模拟信号一般都要加采样保持器。

如果信号频率不高，A/D转换器的转换时间短，即采样高速A/D时，也可不用采样/保持器。

A/D转换器量程

A/D转换时需要的是双极性的，有时是单极性的。输入信号最小值有的从零开始，也有从非零开始的。有的转换器提供了不同量程的引脚，只有正确使用，才能保证转换精度。

在使用中，影响A/D转换器量程的因素有：

• 量程变换和双极性偏置；
• 双基准电压；
• A/D转换器内部比较器输入端的正确使用。
  
  

满刻度误差

满度输出时，对应的输入信号与理想输入信号值之差。

线性度

实际转换器的转移函数与理想直线的最大偏移。

shisah

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