拓展进阶：A/D转换器件选型指南

A/D转换器件是实现计算机或其他数字控制系统数据采集的常用外围器件。目前市售A/D转换器的品种繁多、性能各异，因为A/D转换器的选择直接影响整个系统的性能，所以在确定了系统设计方案后，应根据应用场合和A/D转换需要的指标要求，主要包括数据精度、采样速率、信号范围等技术指标来选择A/D转换器。

1.确定A/D转换器的位数

在选择A/D器件之前，首先需要明确设计所要达到的精度。精度是反映转换器的实际输出接近理想输出的精确程度的物理量。在转化过程中，由于存在量化误差和系统误差，精度会有所损失。其中，量化误差对于精度的影响是可计算的，它主要决定于A/D转换器件的位数。A/D转换器的精度可以用分辨率来表示。一般把8位以下的A/D转换器称为低分辨率ADC，9～12位转换器称为中分辨率ADC，13位以上转换器称为高分辨率。A/D转换器的位数越多，分辨率越高，量化误差越小，能达到的精度越高。理论上可以通过增加A/D器件的位数，无止境提高系统的精度。但事实并非如此，由于A/D前端的电路也会有误差，因此它同样制约着系统的精度。

例如，用A/D采集传感器提供的信号，传感器的精度会制约A/D采样的精度，经A/D采集后信号的精度不可能超过传感器输出信号的精度。设计时应当综合考虑系统需要的精度和前端信号的精度。

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。

2.选择A/D转换器的转换速率

A/D转换器从启动到转换结束，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。在不同的应用场合，对转换速率的要求是不同的，在相同的场合，精度要求不同，采样速率也会不同。采样速率主要由采样定理决定。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100μs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。如果把转换时间减小，可提高信号频率。

3.判断是否需要采样/保持器

采样/保持器主要用于稳定信号量，实现平顶抽样。如果采集直流和低频信号或变化非常缓慢的模拟信号，可以不需要采样/保持器。对于高频信号的采集，采样/保持器是非常必要的。(www.xing528.com)

4.选择合适的量程

模拟信号的动态范围较大，有时可能出现负电压。在选择时，待测信号的动态范围最好在A/D器件的量程范围内，以减少额外的硬件付出。

5.选择合适的线性度

在A/D采集过程中，线性度越高越好。但是线性度越高，器件的价格也越高。当然，也可以通过软件补偿来减少非线性的影响。所以在设计时要综合考虑精度、价格、软件实现难度等因素。

6.选择A/D转换器的输出接口

A/D转换器接口的种类很多，有并行总线接口的，有SPI、I2C、1-Wire等串行总线接口的。它们在原理和精度上相同，但是控制方法和接口电路会有很大差异。在接口上的选择，主要决定于系统要求和开发者对于各种接口的熟练程度。

选择A/D转换器时，除了要考虑上述因素外，还要考虑通道数、电源电压、功耗、封装和满幅度输出等指标。