模數(shù)轉(zhuǎn)換器（analog to Digital Converter，簡(jiǎn)稱ADC）是一種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，它通過(guò)將模擬信號(hào)編碼為二進(jìn)制代碼，使數(shù)字電路能夠與現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行接口。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器（adc）允許微處理器控制電路，Arduinos，樹(shù)莓派和其他此類數(shù)字邏輯電路與現(xiàn)實(shí)世界通信。在現(xiàn)實(shí)世界中，模擬信號(hào)具有不斷變化的值，這些值來(lái)自各種來(lái)源和傳感器，可以測(cè)量聲音，光，溫度或運(yùn)動(dòng)，許多數(shù)字系統(tǒng)通過(guò)測(cè)量來(lái)自這些傳感器的模擬信號(hào)與環(huán)境相互作用。

ADC處理

ADC處理一般要經(jīng)過(guò)采樣，保持，量化和編碼四個(gè)步驟，如下所示：

ADC處理過(guò)程中各個(gè)步驟的詳細(xì)介紹：

采樣：這個(gè)步驟將時(shí)間上連續(xù)變化的信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)間上離散的信號(hào)。換句話說(shuō)，它把時(shí)間上連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為一系列等間隔的脈沖，脈沖的幅度取決于輸入模擬量。這個(gè)過(guò)程遵循奈奎斯特采樣定理，即采樣頻率必須大于信號(hào)中最高頻率成分的兩倍，這樣才能保證采樣值能夠不失真地反映原來(lái)的模擬信號(hào)。

保持：在采樣步驟之后，得到的一系列樣值脈沖需要在下一個(gè)采樣脈沖到來(lái)之前暫時(shí)保持，以便進(jìn)行下一步的轉(zhuǎn)換。因此，在采樣電路之后通常會(huì)加入保持電路。

模擬信號(hào)經(jīng)采樣后，得到一系列樣值脈沖，如上右上圖。采樣脈沖寬度一般是很短暫的，在下一個(gè)采樣脈沖到來(lái)之前，應(yīng)暫時(shí)保持所取得的樣值脈沖幅度以便進(jìn)行轉(zhuǎn)換。因此，在采樣電路之后須加保持電路。

量化：這個(gè)步驟是將采樣后的模擬電平歸化為離散的數(shù)字電平。換句話說(shuō)，它是把采樣后的N個(gè)點(diǎn)數(shù)值按照一定的標(biāo)準(zhǔn)和步驟轉(zhuǎn)化為數(shù)字式的0和1。這個(gè)過(guò)程可以根據(jù)不同的方式和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，例如抗噪聲能力強(qiáng)、分辨率不夠等。

編碼：最后一步是將量化后的結(jié)果按照一定的數(shù)制形式表示，例如二進(jìn)制、十進(jìn)制等。這一步是ADC的輸出，可以直接供數(shù)字電路或系統(tǒng)進(jìn)行處理和應(yīng)用。

通過(guò)以上四個(gè)步驟，ADC完成了模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換，使得數(shù)字電路或系統(tǒng)能夠更好地處理和應(yīng)用這些信號(hào)。

ADC的工作原理是將連續(xù)變化的模擬電壓信號(hào)分割成離散的取樣，并對(duì)每個(gè)取樣進(jìn)行量化，生成相應(yīng)的數(shù)字表示。通常，ADC使用一種稱為逐次逼近法（successive approximation）的轉(zhuǎn)換技術(shù)，通過(guò)逐步比較模擬輸入信號(hào)和一個(gè)內(nèi)部參考電壓來(lái)逼近原始模擬信號(hào)的值，并將其轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的數(shù)字值。

審核編輯：黃飛