Analog-to-Digital Conversion 模数转换
模数转换是将模拟信号转换为数字信号的过程。 信号
ADC 可以将引脚上连续变化的模拟电压转换为内存中存储的数字变量，建立模拟电路到数字电路的桥梁。数模转换器广泛应用于各种电子设备中，如音频设备、数据采集系统、传感器接口等。在这些应用中，ADC 将模拟信号转换为数字信号，以便进行数字处理、存储或传输。
一般工作过程
模数转换的过程通常涉及以下几个关键步骤：
- 采样（Sampling）：在固定的时间间隔内测量模拟信号的幅度。这个时间间隔称为采样周期，而采样的频率（每秒采样次数）称为采样率。根据奈奎斯特定理，采样率应至少是模拟信号最高频率的两倍，以避免混叠现象。 信号保持
- 保持（Hold）：ADC需要保持这个采样值，直到转换过程完成。这通常通过一个采样保持电路来实现。 信号采样
- 量化（Quantization）：将采样得到的模拟值转换为有限精度的数字值。量化过程中会有一定的误差，称为量化噪声。量化的精度通常由位深（bit depth）来表示，即用多少位二进制数来表示一个采样值。位深越高，量化的精度越高，但同时所需的存储空间和处理能力也越大。
- 编码（Encoding）：将量化后的数字值转换为二进制代码。这个过程通常由 ADC 内部的编码器完成，它将模拟信号的每个采样点映射到相应的二进制数字。
模数转换的主要技术指标
D \equiv [u_{x} / u_{R}]
\end{align}$$
$D$ 为数字输出信号，$u_{x}$ 为模拟输入信号，$u_{R}$ 为量化单位。
**转换时间和转换频率：**
- AD 转换时间：完成一次模拟量变换为数字量所需要的时间
- 转换频率：转换时间的倒数。它反映采集系统的实时性能, 是一个很重要的技术指标.
**分辨率（Resolution）**：由位深决定，表示 ADC 能够区分的最小信号变化量，位数越高，量化的结果越精细。 AD 转换器的分辨率是指转换器对输入电压微小变化的响应能力的度量. 习惯上以输出的二进制位数表示。例如: AD 转换器分辨率为 12 位, 即表示该转换器的输出数据可以用 2 的 12 次方个二进制数进行量化。$0\sim 2^{12}-1$
**转换精度**： 反映一个实际 AD 转换器在量化值上与一个理想 AD 转换器进行模数转换的差值。
### 转换的实现类型
#### 1. 双积分型
- 采样积分
- 比较阶段
抗干扰能力较强，测量速度较慢
#### 2. 并行比较型
#### 3. 逐次比较型
基本思想：[[二分法\|二分法]]
- 早期使用外接芯片实现模数转换：较为经典的芯片有 ADC0809，参考 [[8051模数转换\|8051模数转换]]
- 随着技术发展和单片机功能的强大：实现内置模数转换模块，参考 [[STM32 ADC\|STM32 ADC]]，基本原理同 ADC0809
