模數轉換器(ADC,Analog-to-Digital Converter)用于將模擬信號轉換為數字信號,而DA(數字模擬轉換器,Digital-to-Analog Converter)用于將數字信號轉換為模擬信號。
因此,模數轉換器是 ADC,負責將模擬信號轉換為數字信號,而數字模擬轉換器是 DA,負責將數字信號轉換為模擬信號。ADC 和 DA 在數字信號處理系統中常常一起應用,以實現模擬信號的數字化處理和數字信號的模擬重建。
模數轉換器接收電壓信號并輸出一個數字信號,該數字信號是一個數字,這個數字指示了電壓信號的大小。通常來說,想要判斷大小就需要有對比,因此該數字指示的電壓大小實際上是一個比較的結果。ADC將需要測量的電壓信號Ut與已知電壓的信號U作比較,并最終輸出一個數字表示Ut相當于多少比例的U。
接下來就可以看看CW32的ADC外設結構框圖了,圖中按塊劃分了ADC外設的不同功能區。
ADC會將左側紅框中某一指定通道(由程序指定)所連接的電信號與下方紅框中選定的參考電壓(由程序選定)進行比較,完成紫色方框中的步驟后,最終輸出一個數字(暫記為value)并存放在右側紅框中的寄存器里面。
Value的范圍取決于ADC的位數,若ADC為12位,則value最大為2^12=4096,最小值為0,value指示了相比于參考電壓U,輸入電壓Ut的值,計算方法如下:可以認為ADC將參考電壓分成了4096份,最終輸出的結果反映了輸入電壓夠得上其中多少份,例如參考電壓選擇2.5V,最終轉換的結果數據為2048,那么就認定輸入通道的實際電壓值是2.5/4096*2048=1.25V,其他情況以此類推。由于參考電壓的存在,ADC無法直接測量比參考電壓值高的信號,輸入通道連接的電壓不能高于參考電壓。
現在來簡單說說紫色方框內的部分,這一部分是ADC的核心部分,根據ADC轉換原理的不同,這一部分的電路結構也不一樣,CW32的ADC是逐次逼近型ADC,它會先把通道中的電壓信號采樣并被內部的采樣保持放大器輸出且保持穩定(這一步叫采樣保持),隨后ADC用逐次逼近的方法得到一個12位的數字(這一步叫量化編碼),需要重點關心的是采樣保持階段的持續時間,這個時間越久,最終用于量化編碼階段的采樣電壓值就越精確,我們就能得到更精確的轉換結果。
ADC通道轉換順序
規則通道的轉換順序由ADC的規則序列ADC_SQR3、ADC_SQR2、ADC_SQR1這三個寄存器控制,使用規則組轉換時,將要轉換的通道序號寫入到對應寄存器相應的位,并設置規則通道轉換序列的通道數目。對應關系如表10-4所示。
注入通道的轉換順序由序列寄存器ADC_JSQR這個寄存器控制,特別注意的是,如果設置了4個注入通道并且轉換的通道數目是4,則轉換順序是:JSQR1→JSQR2→JSQR3
→JSQR4;如果設置轉換通道數目為3,但是實際配置的轉換通道數目為4,則轉換順序是JSQR2→JSQR3→JSQR4,而不是從JSQR1→JSQR2→JSQR3,注入序列寄存器JSQR與通道的對應關系如表10-5所示。
當“轉換組”只有一個通道轉換時稱之為單通道模式,當有多個通道按順序轉換時稱之為多通道模式或者掃描模式。當規則組或注入組的通道按照設定順序執行一次采轉換后即停止工作,這種模式稱之為單次轉換模式;如果執行完一次轉換后,ADC沒有停止,而是立即啟動新一輪轉換,這種模式稱之為連續轉換模式。
審核編輯:黃飛
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