RA6T2的16位模数转换器操作 [3] A/D转换器概述 (3)

 

 

 

1  A/D转换器概述

 

模数转换器（A/D转换器，ADCs）是数据采集系统 (DAQs) 的组成部分，其功能是捕获模拟信号并将其转换为离散数字信号。ADC可将模拟电压转换为数字，以供处理器根据需要对这些值执行以下操作：存储、显示或进一步分析捕获的数字信号。

 

1.4 提高分辨率

 

本节将概述用于提高分辨率的过采样和噪声整形的算法过程，并解释该方法在何时最有效。

 

1.4.1 NS-SAR ADC的过采样和噪声整形

RA6T2中的噪声整形逐次逼近寄存器ADC单元包含各种硬件电路，可实现过采样和噪声整形的算法过程，从而将模拟输入转换为数字表示并获得16位数据分辨率。下面将对这些方法进行简要说明，但详细的理论不在本应用笔记的介绍范围之内。

过采样通过抽取提高分辨率。抽取是指对输入信号进行过采样并对样本求平均值的过程，旨在增加包含有效测量信息的A/D转换的位数。首先，对输入信号进行过采样，这意味着A/D转换器以高于奈奎斯特采样率的速率对输入信号进行采样。

收集足够的样本后，将它们的值累加并将总和右移n位。这样可使最终转换值的有用数据位数增加。

噪声整形是一种使用A/D转换过程中出现的自然余量或量化噪声的方法。噪声整形通过实现负反馈回路滤波器减轻这种量化噪声的影响。

 

1.4.2 用例

许多应用需要测量宽动态范围的输入值，同时还要检测输入的细微变化。此类系统需要的测量分辨率比典型12位SAR ADC的分辨率要高，可能会受益于16位NS-SAR ADC的使用。

在确定利用过采样实现16位分辨率是否为适合您应用的正确选择时，过采样和噪声整形的优缺点是十分有用的参考信息：

 

优点

• 使用RA6T2可以更便宜、更轻松地实现16位DAQ系统。RA6T2本身支持16位分辨率数据，因此无需外部ADC。

• RA6T2 NS-SAR ADC提高了分辨率，同时不影响CPU使用率。抽取可以在软件中实现，只是需要CPU来执行必要的计算。有专用硬件执行过采样和求平均值，无需降低吞吐量和增加CPU带宽。

 

缺点

• 过采样需要在转换单个A/D值之前捕获多个样本。您的系统应考虑此初始延时周期和随后的组延时周期。

• NS-SAR ADC以比其相对的SAR ADC更低的最大转换频率为代价，产生更精确的测量结果。

 

以16位操作方法来操作RA6T2 ADC外设，适用于需要比12位A/D数据更精确测量的应用，但它可能不适用于变化速度极快的输入信号。请仔细确定您的数据采集系统的采样率需求，并参考《RA6T2硬件用户手册》的“电气特性”一章来确定转换速率是否可接受。

 

1.4.3 其他瑞萨ADC

如果确定您的系统需要测量分辨率高于16位的ADC，瑞萨提供了多种24位ΔΣ调制型ADC选件可供挑选。