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ADC 是将模拟信号转换为等效数字信号的设备。将模拟信号转换为分立时间信号的过程称为"采样"，将其转换为离散振幅信号的过程称为"量化"。ADC 可转换的模拟电压的最大振幅称为ADC的"满量度输入电压"

在 N 位 ADC 中，满量分量分2^n水平。步进大小由 $\Delta = \frac{A}{2^N}$

其中 A 是最大输入范围。

步进尺寸是输入电压的最小变化，可由ADC解析。步进尺寸的概念与ADC的分辨率N密切相关。

例如，如果 N=3 有 8 级。

红色下弦波表示模拟输入，而蓝色曲线表示 8 级量化的内电波。与量化正弦波的每个级别关联的 3 位数是 ADC 的数字输出。如果输入范围为 1 V，则步进大小为 0.125 V。数字输出 000 对应于 0 V，111 对应于 0.875 V。

闪存ADC

有不同的技术来数字化模拟信号。例如，闪存ADC具有每个电平的电压参考和比较器。每个比较器都连接到输入和其中一个引用。模拟输入与所有引用同时进行比较。这允许在时钟的单个周期内确定最接近模拟输入值的电平。

斜坡ADC

另一种技术是将模拟输入与一个斜坡进行比较，其值从输入范围的最小值增大到最大值。由于根据设计，斜坡值是已知的时间函数，因此当斜坡达到与模拟输入相同的值时，将确定数字值。由于输入范围的所有值都需要与模拟输入进行比较，因此此 ADC 速度非常慢。

为了加快转换速度，只要斜坡值与输入电平相同，就可以停止斜坡。这将允许立即开始新的转换，如下图所示。

但是，此方法会导致输入的不均匀采样，这在大多数数字信号处理设计中是不能接受的。

SAR ADC

连续近似寄存器 （SAR） ADC 比斜坡 ADC 快得多，但仍比闪存ADC慢得多。SAR ADC 的转换时间至少需要时钟的 N 个周期来计算数字输出。N 位 SAR ADC 包括轨道和保持电路、比较器、N 位寄存器和一些逻辑。

当斜坡ADC对输入范围的所有值执行详尽搜索时，SAR ADC 执行二进制搜索。SAR ADC 将模拟输入与输入范围的中间值进行比较。根据结果，新的搜索在输入范围的上半部分或下半部分执行。如果选择了下半部分，则模拟输入与输入范围的 1/4 进行比较，否则模拟输入与输入范围的 3/4 进行比较。每次迭代时，搜索范围都会减半。

通常，N 位 SAR ADC 需要 N 次迭代，因此需要 N 个时钟周期来计算数字输出。

例如，让我们考虑一个输入范围为 0 到 1 V 的 4 位 SAR ADC，假设模拟输入为 0.7 V。

输入范围的中间值为0.5V。在第一次迭代中，将模拟输入0.7 V与0.5 V进行比较。由于0.7高于0.5，因此需要在输入范围的上半部分执行新的搜索。在第二次迭代中使用的值为0.750 V（0.5 + 0.5 1/2）。由于0.7小于0.750，因此第三次迭代的搜索值为0.625 V（0.750-0.25 1/2）。现在o.7 V高于0.625 V，因此对于第四次也是最后一次迭代，搜索值为0.6875 V（0.625 + 0.125 1/2）。0.6875 V对应于二进制数1011，它也是ADC的数字输出。

该算法的实现非常简单。

跟踪和保持的目的是确保比较器输入$V_{IN}$在转换过程中不会改变。该电路以采样率1对模拟输入进行采样$\frac{1}{f_s}$ 在很短的时间内跟踪它，然后保持其值直到下一次转换。

DAC将寄存器的内容转换为模拟信号。比较器将模拟输入与DAC输出进行比较。

根据比较器的结果，SAR算法一次从最高有效位开始一次处理一个寄存器的位，每个时钟周期一位。

在每次转换（第一次迭代）开始时，清除寄存器并将MSB设置为1。这将产生一个DAC输出，该输出等于输入范围的中间值（在本示例中为0.5 V）。如果模拟输入高于DAC输出，则在第二次迭代中，MSB保持不变，并将其旁边的位设置为1，否则将MSB设置为0，并将其旁边的位设置为1。重复该过程，直到处理完所有N位为止。

本回答来自Luciano Zoso, studied Electrical and Electronics Engineering at Polytechnic University of Turin

ADC 是将模拟信号转换为等效数字信号的设备。将模拟信号转换为分立时间信号的过程称为"采样"，将其转换为离散振幅信号的过程称为"量化"。ADC 可转换的模拟电压的最大振幅称为ADC的"满量度输入电压"

在 N 位 ADC 中，满量分量分2^n水平。步进大小由 $\Delta = \frac{A}{2^N}$

其中 A 是最大输入范围。

步进尺寸是输入电压的最小变化，可由ADC解析。步进尺寸的概念与ADC的分辨率N密切相关。

例如，如果 N=3 有 8 级。

红色下弦波表示模拟输入，而蓝色曲线表示 8 级量化的内电波。与量化正弦波的每个级别关联的 3 位数是 ADC 的数字输出。如果输入范围为 1 V，则步进大小为 0.125 V。数字输出 000 对应于 0 V，111 对应于 0.875 V。

闪存ADC

有不同的技术来数字化模拟信号。例如，闪存ADC具有每个电平的电压参考和比较器。每个比较器都连接到输入和其中一个引用。模拟输入与所有引用同时进行比较。这允许在时钟的单个周期内确定最接近模拟输入值的电平。

斜坡ADC

另一种技术是将模拟输入与一个斜坡进行比较，其值从输入范围的最小值增大到最大值。由于根据设计，斜坡值是已知的时间函数，因此当斜坡达到与模拟输入相同的值时，将确定数字值。由于输入范围的所有值都需要与模拟输入进行比较，因此此 ADC 速度非常慢。

为了加快转换速度，只要斜坡值与输入电平相同，就可以停止斜坡。这将允许立即开始新的转换，如下图所示。

但是，此方法会导致输入的不均匀采样，这在大多数数字信号处理设计中是不能接受的。

SAR ADC

连续近似寄存器 （SAR） ADC 比斜坡 ADC 快得多，但仍比闪存ADC慢得多。SAR ADC 的转换时间至少需要时钟的 N 个周期来计算数字输出。N 位 SAR ADC 包括轨道和保持电路、比较器、N 位寄存器和一些逻辑。

当斜坡ADC对输入范围的所有值执行详尽搜索时，SAR ADC 执行二进制搜索。SAR ADC 将模拟输入与输入范围的中间值进行比较。根据结果，新的搜索在输入范围的上半部分或下半部分执行。如果选择了下半部分，则模拟输入与输入范围的 1/4 进行比较，否则模拟输入与输入范围的 3/4 进行比较。每次迭代时，搜索范围都会减半。

通常，N 位 SAR ADC 需要 N 次迭代，因此需要 N 个时钟周期来计算数字输出。

例如，让我们考虑一个输入范围为 0 到 1 V 的 4 位 SAR ADC，假设模拟输入为 0.7 V。

输入范围的中间值为0.5V。在第一次迭代中，将模拟输入0.7 V与0.5 V进行比较。由于0.7高于0.5，因此需要在输入范围的上半部分执行新的搜索。在第二次迭代中使用的值为0.750 V（0.5 + 0.5 1/2）。由于0.7小于0.750，因此第三次迭代的搜索值为0.625 V（0.750-0.25 1/2）。现在o.7 V高于0.625 V，因此对于第四次也是最后一次迭代，搜索值为0.6875 V（0.625 + 0.125 1/2）。0.6875 V对应于二进制数1011，它也是ADC的数字输出。

该算法的实现非常简单。

跟踪和保持的目的是确保比较器输入$V_{IN}$在转换过程中不会改变。该电路以采样率1对模拟输入进行采样$\frac{1}{f_s}$ 在很短的时间内跟踪它，然后保持其值直到下一次转换。

DAC将寄存器的内容转换为模拟信号。比较器将模拟输入与DAC输出进行比较。

根据比较器的结果，SAR算法一次从最高有效位开始一次处理一个寄存器的位，每个时钟周期一位。

在每次转换（第一次迭代）开始时，清除寄存器并将MSB设置为1。这将产生一个DAC输出，该输出等于输入范围的中间值（在本示例中为0.5 V）。如果模拟输入高于DAC输出，则在第二次迭代中，MSB保持不变，并将其旁边的位设置为1，否则将MSB设置为0，并将其旁边的位设置为1。重复该过程，直到处理完所有N位为止。

本回答来自Luciano Zoso, studied Electrical and Electronics Engineering at Polytechnic University of Turin