在儀器儀表系統(tǒng)中,，常常需要將檢測到的連續(xù)變化的模擬量如：溫度,、壓力,、流量,、速度,、光強(qiáng)等轉(zhuǎn)變成離散的數(shù)字量,，才能輸入到計(jì)算機(jī)中進(jìn)行處理,。這些模擬量經(jīng)過傳感器轉(zhuǎn)變成電信號（一般為電壓信號），經(jīng)過放大器放大后,，就需要經(jīng)過一定的處理變成數(shù)字量,。實(shí)現(xiàn)模擬量到數(shù)字量轉(zhuǎn)變的設(shè)備通常成為模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）,簡稱A/D。
隨著集成電路的飛速發(fā)展,，A/D轉(zhuǎn)換器的新設(shè)計(jì)思想和制造技術(shù)層出不窮,。為滿足各種不同的檢測及控制需要而設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)不同、性能各異的A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)運(yùn)而生,。
下面講講A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理和分類,。
根據(jù)A/D轉(zhuǎn)換器的原理可將A/D轉(zhuǎn)換器分成兩大類。一類是直接型A/D轉(zhuǎn)換器,，將輸入的電壓信號直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字代碼,，不經(jīng)過中間任何變量；另一類是間接型A/D轉(zhuǎn)換器,，將輸入的電壓轉(zhuǎn)變成某種中間變量（時(shí)間,、頻率,、脈沖寬度等），然后再將這個(gè)中間量變成數(shù)字代碼輸出,。
盡管A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多,，但目前廣泛應(yīng)用的主要有三種類型：逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器、雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器,、V/F變換式A/D轉(zhuǎn)換器,。另外，近些年有一種新型的Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換器異軍突起,，在儀器中得到了廣泛的應(yīng)用,。
逐次逼近式（SAR）A/D轉(zhuǎn)換器(SAR)的基本原理是：將待轉(zhuǎn)換的模擬輸入信號與一個(gè)推測信號進(jìn)行比較，根據(jù)二者大小決定增大還是減小輸入信號,，以便向模擬輸入信號逼進(jìn),。推測信號由D/A轉(zhuǎn)換器的輸出獲得，當(dāng)二者相等時(shí),，向D/A轉(zhuǎn)換器輸入的數(shù)字信號就對應(yīng)的時(shí)模擬輸入量的數(shù)字量,。這種A/D轉(zhuǎn)換器一般速度很快，但精度一般不高,。常用的有ADC0801,、ADC0802、AD570等,。
雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理是：先對輸入模擬電壓進(jìn)行固定時(shí)間的積分,，然后轉(zhuǎn)為對標(biāo)準(zhǔn)電壓的反相積分，直至積分輸入返回初始值,，這兩個(gè)積分時(shí)間的長短正比于二者的大小,，進(jìn)而可以得出對應(yīng)模擬電壓的數(shù)字量。這種A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度較慢,，但精度較高,。由雙積分式發(fā)展為四重積分,、五重積分等多種方式,，在保證轉(zhuǎn)換精度的前提下提高了轉(zhuǎn)換速度,。常用的有ICL7135、ICL7109等,。
Σ-Δ型AD由積分器、比較器,、1位D/A轉(zhuǎn)換器和數(shù)字濾波器等組成,。原理上近似于積分型,，將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時(shí)間(脈沖寬度)信號,，用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值,。電路的數(shù)字部分基本上容易單片化,，因此容易做到高分辨率。主要用于音頻和測量,。這種轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度極高,，達(dá)到16到24位的轉(zhuǎn)換精度，價(jià)格低廉,，弱點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速度比較慢，比較適合用于對檢測精度要求很高但對速度要求不是太高的檢驗(yàn)設(shè)備,。常用的有AD7705,、AD7714等,。
V/F轉(zhuǎn)換器是把電壓信號轉(zhuǎn)換成頻率信號,，由良好的精度和線性,，而且電路簡單,，對環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，價(jià)格低廉。適用于非快速的遠(yuǎn)距離信號的A/D轉(zhuǎn)換過程,。常用的有LM311,、AD650等。
