模数转换器电路图分享

什么是模数转换器？

模数转换器（ADC）是一种将模拟信号转换为数字信号的电子元件。其工作原理是将模拟信号通过取样、保持、量化和编码四个过程，转换为数字信号。具体来说，ADC将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，这个过程需要一个参考模拟量作为标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。输出的数字量表示输入信号相对于参考信号的大小。

模数转换器广泛应用于各个领域，例如无线通信、工业控制、高速数据采集、仪器仪表测量、音频视频数字化等。在音频视频系统中，ADC需要具有较高的分辨率；在无线通信领域，ADC需要具有较高的采样率；而在可穿戴设备中，ADC需要具有较低的功耗。

模数转换器有多种类型，常见的有积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型等。其中，积分型ADC工作原理是将输入电压转换成时间或频率，然后由定时器/计数器获得数字值。

总之，模数转换器是一种将模拟信号转换为数字信号的电子元件，广泛应用于各种领域。不同类型的模数转换器具有不同的工作原理和特点，选择合适的模数转换器可以提高信号处理的效果和设备的性能。

接下来小编给大家分享一些模数转换器电路图，以及简单分析它们的工作原理。

模数转换器电路图分享

1、使用定时器IC 555的模数转换器电路图

使用定时器 IC 555 的简单模数转换器电路，设计时只需很少的外部元件。我们知道，将模拟信号转换为数字形式包括不同的阶段，并且取决于转换器电路增加的输出分辨率成本。如果您正在寻找低分辨率（4 位至 10 位）ADC，那么该电路可能会帮助您。

创建模数转换器 (ADC) 最简单且经济高效的方法之一是利用多功能定时器 IC 555。这里定时器 IC 通过放电和阈值、触发引脚获取模拟输入。输出脉冲宽度与模拟输入电压和 1μF 电容器 (C1) 两端的电压之间的差值成正比。

众所周知，将模拟信号转换为数字信号的过程涉及定期对模拟信号进行采样，并将采样值量化为数字代码。但该电路根据模拟输入信号给出具有可变占空比的数字脉冲。

定时电容器 C1 的充电和放电取决于模拟输入信号，因此定时器 IC 的输出根据模拟信号而变化。这里晶体管 Q1 充当开关并反转数字输出。

使用定时器 IC 555 的模数转换器电路是一种简单而有效的方法，可将模拟信号转换为数字形式，适用于低级应用，您可以通过使用运算放大器和实施逐次逼近法来改进它。

这是给出的模拟结果。输入模拟信号幅度为8V，电路工作电压为8V DC。

2、使用ADC0808的模数转换器电路图

模数转换器电路在数字系统中非常有用，其中原始模拟信号到数字数据位的转换具有显着的意义。 ADC 在一些微控制器中也很常见，但在微控制器中使用 ADC 需要编程技能，而且并不是每个人都喜欢编程。上面显示的电路将为那些没有任何编程技能的人提供解决方案。

该 IC 是一个简单的模数转换器，可为输入模拟信号提供最终的 8 位数据。引脚 OUT1 至 OUT8 以二进制形式提供输出数据位，而 IN0 至 IN7 允许用户馈送模拟信号。用户一次只能使用一个输入通道，通道选择是通过引脚 ADDA 至 ADDC 完成的。这三个引脚的各种逻辑状态将使我们能够从 8 个不同通道中选择一个。

ALE（地址锁存使能）引脚应设置为高电平以启用输入通道的选择。 EOC（转换结束）和开始引脚用于控制数据转换。 EOC 引脚在转换后给出高电平状态，并且可以通过将低脉冲馈送到 IC 的低电平有效启动引脚来启动转换。 OE（输出使能引脚）用于启用数字化输出，时钟引脚用于为芯片操作提供时钟脉冲。

电路的工作首先将 ALE 和 OE 引脚设置为高电平，这意味着选择通道并启用输出。 5 V 是默认参考电压，可以通过将我们想要的电压馈送到引脚 Vref+ 和 Vref- 来更改。通道选择应通过使用引脚 ADDA 至 ADDC 引脚来完成，在此电路图中选择了输入通道 1。下表给出了所有引脚的逻辑状态及其各自的通道选择。

现在模拟信号被馈入您选择的通道，然后引脚 START 的状态应从高电平变为低电平以开始激活。转换结束后，EOC 引脚变高，表示转换结束。一旦遇到下一个脉冲，EOC 引脚就会保持低电平状态。正如您在上面的电路中看到的，EOC 引脚连接到启动引脚，这会触发连锁反应，从而导致连续转换发生。

最后我们将从引脚 OUT1 至 OUT8 获取 8 位数据，可用于进一步处理和显示。您甚至可以将 LED 连接到这些引脚并直观地查看输出的二进制数据，Led 亮起表示二进制 1，熄灭表示二进制 0 数据。

3、Teledyne 8703 8位单片CMOS模数转换器的电路图

基本模数 (A/D) 转换器电路已经在之前的帖子中解释过。除此之外，还有多种类型的单片模数转换器，例如集成A/D、具有三级输出的集成A/D以及具有锁存输出的跟踪A/D。除此之外，A/D 的输出还采用直接二进制、二进制编码十进制 (BCD)、补码二进制（1 或 2）、符号-数值二进制等进行编码。下图展示了具有三态输出的 8 位单片 CMOS 模数转换器。该转换器与微处理器兼容，并且在整个温度范围内表现出高稳定性。它具有所有需要的有源元件，并具有带选通或自由运行转换的锁存并行二进制输出。它具有无限的输入范围，因为任何正电压都可以通过缩放寄存器 R 施加 。

与单片A/D转换器一样，有许多混合A/D转换器，例如带输入缓冲放大器的逐次逼近A/D、低功耗CMOS A/D、带采样保持的快速A/D ，以及带输入缓冲放大器的超快 A/D。 Datel Intersil 的混合 ADC-815MC 是一款超高速 8 位逐次逼近 A/D 转换器。它只需 600 纳秒就能达到 8 位分辨率。它具有六个模拟输入电压范围，具有并行或串行输出，无需校准。 Datel 的 ADC-MC8B 是一款 8 位单片多功能 A/DD/A 转换器，采用单 +5V 电源供电。它是一个完整的 D/A 转换器，可以通过使用外部比较器和四路两输入施密特触发器与非门将其配置为 A/D 转换器。

与数模转换器类似，A/D 转换器也使用分辨率或非线性等规格。 A/D 的另一个重要参数是转换时间。转换时间是将模拟输入转换为有效数字输出所需的时间。 A/D 转换器的典型应用包括微处理器接口、数据打印和记录、数字电压表以及 LED 或 LCD 显示器的控制。

4、逐次逼近型模数转换器电路图

此类转换器用于将模拟电压转换为其相应的数字输出。模数转换器的功能与数模转换器的功能完全相反。与 D/A 转换器一样，A/D 转换器也指定为 8 位、10 位、12 位或 16 位。尽管 A/D 转换器有多种类型，但我们仅讨论逐次逼近型。

逐次逼近A/D转换器由比较器、逐次逼近寄存器(SAR)、输出锁存器和D/A转换器组成。

该电路的主要部分是8位SAR，其输出提供给8位D/A转换器。然后，D/A转换器的模拟输出Va通过比较器与模拟信号Vin进行比较。比较器的输出是 SAR 的串行数据输入。直到 SAR 的数字输出（8 位）等于模拟输入Vin 为止， SAR 会自行调整。对话结束时的 8 位锁存器保存最终的数字数据输出。

在转换周期开始时，通过将启动信号 (S) 设置为高电平来重置 SAR。一旦引入第一次从低电平到高电平的转换，就设置 SAR (Q7) 的 MSB。输出被提供给 D/A 转换器，该转换器产生 MSB 的模拟等效值，并与模拟输入 Vin 进行比较。

如果比较器输出为低电平，D/A 输出将大于Vin ，并且 MSB 将被 SAR 清零。

如果比较器输出为高电平，D/A 输出将小于 Vin ，并且 MSB 将被 SAR 设置到下一个位置（Q7 至 Q6）。

根据比较器的输出，SAR 将保留或重置 Q6 位。这个过程一直持续到所有位都被尝试为止。尝试 Q0 后，SAR 使转换完成 (CC) 信号为高电平，以表明并行输出线包含有效数据。 CC 信号依次启用锁存器，并且数字数据出现在锁存器的输出处。由于 SAR 决定了每一位，因此数字数据也可以串行获得。如上图所示，CC信号连接到启动转换输入，以便连续转换周期。

这种电路的最大优点是速度高。它可能比 A/D 转换器更复杂，但它提供更好的分辨率。