模数转换器是这个现代时代最重要的电子设备之一。 这是一个数字化时代，但是我们的世界是实时模拟的。 这个小时需要在数字域中转换模拟数据。 这就是为什么它们如此重要的原因。接下来就来了解一下什么是模数转换器？模数转换器的重要类型以及应用吧。

模数转换器的定义和概述

模数转换器是一种电子设备。 顾名思义，所提供的模拟信号将转换为在输出端产生的数字信号。 可以使用模数转换器将诸如麦克风录制的语音之类的模拟信号转换为数字信号。 模数转换器也称为ADC和A / D转换器等。

模数转换器的类型

输入模拟信号到数字信号的转换可以通过不同的过程来实现。 让我们详细讨论一些类型：

A.闪存ADC

Flash ADC被称为直接转换类型的模数转换器。 它是最快的模数转换器类型之一。 它包括一系列比较器，其反相端子连接到分压器阶梯，同相端子连接到模拟输入信号。

如电路所示，一个匹配良好的梯形电阻与基准电压或阈值电压相连。 电阻阶梯的每个抽头都使用一个比较器。 然后是放大阶段，此后，将代码生成为二进制值（0和1）。 还使用放大器。 放大器放大来自比较器的电压差，并抑制比较器失调。

如果测得的电压高于阈值电压，则二进制输出将为0，如果测得的电压小于二进制功数将为XNUMX。

最近改进的ADC已通过数字误差校正系统，失调校准进行了修改，而且尺寸更小。 ADC现在可在集成电路（IC）中使用。

这种类型的模数转换器具有高采样率。 因此，其在高频设备中具有应用。 其中包括使用雷达，宽带无线电和各种测试设备进行的检测。 NAND闪存还使用闪存型模数转换器在一个单元中最多存储3位。

闪存型ADC的运算速度最快，电路简单，并且转换是重合的，而不是顺序的。 但是，与不同类型的ADC相比，这些方法需要进行大量的比较。

B.逐次逼近型ADC

逐次逼近型ADC是另一种模数转换器，它在转换到数字域之前使用量化级别的二进制搜索。

整个过程分为不同的子过程。 有一个充足的保持电路，它采用模拟输入Vin。 然后是一个比较器，用于将输入模拟电压与内部数模转换器进行比较。 还有一个逐次逼近寄存器（SAR），它将输入作为时钟脉冲和比较器数据。

首先将SAR初始化为将MSB（最高有效位）设置为逻辑高电平或1。此代码提供给数模转换器，与采样的模拟输入信号相比，该模数转换器还提供与比较器电路等效的模拟信号。 如果电压大于输入电压，则比较器将复位该位。 否则，该位保持不变。 之后，将下一位设置为数字一位，然后再次执行整个过程，直到测试逐次逼近寄存器的每一位为止。 最终输出是模拟输入信号的数字版本。

有两种类型的逐次逼近型模数转换器。 它们是–计数器类型和伺服跟踪类型。

与其他类型的ADC相比，这些类型的ADC提供最准确的结果。

C.积分型ADC

顾名思义，这种类型的ADC使用积分器（积分器）将连续时间和连续幅度输入模拟信号转换为数字信号，以施加一个运算放大器，该运算放大器接收通常的输入信号并给出时间积分的输出信号。

未识别的模拟输入电压施加在输入端子上，并允许在一定时间段内斜升，这称为启动时间段。 然后将相反极性的预定参考电压施加到积分器电路。 直到积分器给出的输出为零为止，除非积分器将其输出为零，否则也可以进行斜升。 此时间称为老化期。

下降时间通常以ADC时钟为单位进行测量。 因此，积分时间越长，分辨率越高。 可以通过牺牲解决方案来提高此类转换器的速度。

由于速度和分辨率成反比，因此此类转换器无法找到数字信号处理或音频处理应用。 最好将它们用于数字测量仪（电流表，电压表等）和其他对精度至关重要的仪器中。

这种类型的ADC有两种-电荷平衡模数转换器和双斜率ADC。

D.威尔金森ADC

– DH Wilkinson于1950年首次设计了这种类型的模数转换器。

首先，电容器被充电。 比较器检查这种情况。 达到指定水平后，现在电容器开始线性放电，产生斜坡信号。 同时也触发门脉冲。 在电容器放电的其余时间中，栅极脉冲将保持导通状态。 该选通脉冲进一步操作线性选通，线性选通进一步从高频振荡器时钟接收输入。 现在，当门控脉冲为ON时，地址寄存器将对几个时钟脉冲进行计数。

E.时间拉伸模数转换器（TS – ADC）：

这种类型的模数转换器在电子技术和其他技术的结合技术上起作用。

它可以数字化一个非常高带宽的信号，而这是使用普通ADC无法完成的。 这通常被称为“光子时间拉伸数字化仪”。

它不仅模拟到数字，而且还用于高通量实时设备，例如成像和光谱学。

ADC的应用

A.数字信号处理

–模数转换器对于编辑，修改，处理，存储和将数据从模拟场传输到数字区域至关重要。 微控制器，数字示波器和关键软件可在此领域中找到应用。 诸如数字示波器之类的设备可以存储波形供以后使用，而模拟示波器则不能。

B.微控制器

–微控制器使设备更智能。 目前，几乎所有的微控制器内部都具有模数转换器。 最常见的示例可能是Arduino。 （它是基于ATmega328p微控制器构建的）Arduino提供了有用的“ analogRead（）”功能，该功能接收模拟输入信号并返回ADC生成的数字数据。

C.科学仪器

– ADC对于制造各种必要的电子仪器和系统很有用。 用于像素数字化的数字成像，雷达技术和许多遥感系统就是一个例子。 诸如传感器之类的设备会产生一个模拟信号，用于测量温度，光强度，光敏感度，空气湿度，气压，溶液的pH值等。所有这些模拟输入均由ADC转换，以生成比例数字输出。

D.音频处理

-ADC在音频处理领域具有至关重要的应用。 音乐的数字化可提高音乐质量。 模拟声音通过麦克风记录。 然后使用ADC将它们存储在数字平台中。 许多音乐录音棚都以PCM或DSD格式进行录制，然后进行下采样以进行数字音频制作。 它们用于在电视和广播中播放。