ad_what2(A/D轉換器基本運作模式)

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什麼是A/D轉換器? 基本運作模式

 

從下方的A/D轉換器範例,來了解A/D轉換器的基本運作模式。

A/D轉換器基本運作模式 示意圖1

A/D轉換器以離散的週期,切分出類比訊號的振幅後,再轉換成以符號表示的數位訊號。A/D轉換後,數位訊號的位元數稱為解析度(此時為3bit),最高有效位元稱為MSB(Most Significant Bit),最低有效位元稱為LSB(Least Significant Bit)。

下圖為類比訊號(輸入)和數位訊號(輸出)的關係圖。利用數位訊號差能判別到的類比訊號最小振幅,為最小解析度(=1LSB),類比訊號和數位訊號之間產生的誤差,稱為量化誤差。

將一開始的數位訊號變化點(000→001)的0.5LSB以下,設為0刻度,將最後的數位訊號變化點(110→111)的0.5LSB以上設為滿刻度,0刻度至滿刻度之間稱為全刻度範圍。

A/D轉換器基本運作模式 示意圖2

以下是將類比訊號,轉換成數位訊號的「取樣→量化→編碼」一連串步驟。

取樣(Sampling)

以離散的週期分切連續類比訊號的振幅值 (取樣週期:Ts) 。
<取樣週期:Ts=1/(取樣頻率:Fs)>
取樣的電路稱為取樣&保持電路(簡稱為S&H電路)。

量化(Quantization)

以離散週期切分的振幅值,接近離散的振幅值。
<量化誤差:(取樣值)-(量化值)>

符号化(Coding)

將不連續的振幅值,轉換成以"0"和"1"此2個數值表示的訊號。
轉換訊號電路稱為編號器(Encoder)。

A/D轉換器基本運作模式 示意圖3

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