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2024年1月24日发(作者：mvc模式中模型)
A/D 转换器的原理和三种类型介绍
在仪器仪表系统中，常常需要将检测到的连续变化的模拟量如：温度、压
力、流量、速度、光强等转变成离散的数字量，才能输入到计算机中进行处
理。这些模拟量经过传感器转变成电信号（一般为电压信号），经过放大器放
大后，就需要经过一定的处理变成数字量。实现模拟量到数字量转变的设备
通常称为模数转换器（ADC），简称 A/D。
随着集成电路的飞速发展，A/D 转换器的新设计思想和制造技术层出不
穷。为满足各种不同的检测及控制需要而设计的结构不同、性能各异的 A/D
转换器应运而生。
下面讲讲 A/D 转换器的基本原理和分类。
根据 A/D 转换器的原理可将 A/D 转换器分成两大类。一类是直接型 A/D
转换器，将输入的电压信号直接转换成数字代码，不经过中间任何变量；另
一类是间接型 A/D 转换器，将输入的电压转变成某种中间变量（时间、频
率、脉冲宽度等），然后再将这个中间量变成数字代码输出。
尽管 A/D 转换器的种类很多，但目前广泛应用的主要有三种类型：逐次
逼近式 A/D 转换器、双积分式 A/D 转换器、V/F 变换式 A/D 转换器。另外，
近些年有一种新型的 Σ-Δ 型 A/D 转换器异军突起，在仪器中得到了广泛的应
用。
逐次逼近式（SAR）A/D 转换器（SAR）的基本原理是：将待转换的模拟
输入信号与一个推测信号进行比较，根据二者大小决定增大还是减小输入信
号，以便向模拟输入信号逼进。推测信号由 D/A 转换器的输出获得，当二者
相等时，向 D/A 转换器输入的数字信号就对应的时模拟输入量的数字量。这
种 A/D 转换器一般速度很快，但精度一般不高。常用的有 ADC0801、
ADC0802、AD570 等。
双积分式 A/D 转换器的基本原理是：先对输入模拟电压进行固定时间的
积分，然后转为对标准电压的反相积分，直至积分输入返回初始值，这两个
积分时间的长短正比于二者的大小，进而可以得出对应模拟电压的数字量。
这种 A/D 转换器的转换速度较慢，但精度较高。由双积分式发展为四重积
分、五重积分等多种方式，在保证转换精度的前提下提高了转换速度。常用
的有 ICL7135、ICL7109 等。
Σ-Δ 型 AD 由积分器、比较器、1 位 D/A 转换器和数字滤波器等组成。原
理上近似于积分型，将输入电压转换成时间（脉冲宽度）信号，用数字滤波
器处理后得到数字值。电路的数字部分基本上容易单片化，因此容易做到高
分辨率。主要用于音频和测量。这种转换器的转换精度极高，达到 16 到 24
位的转换精度，价格低廉，弱点是转换速度比较慢，比较适合用于对检测精
度要求很高但对速度要求不是太高的检验设备。常用的有 AD7705、AD7714
等。
V/F 转换器是把电压信号转换成频率信号，由良好的精度和线性，而且电
路简单，对环境适应能力强，价格低廉。适用于非快速的远距离信号的 A/D
转换过程。常用的有 LM311、AD650 等。
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