我們處在一個數字時代，而我們的視覺、聽覺、感覺、嗅覺等所感知的卻是一個模擬世界。如何將數字世界與模擬世界聯系在一起，正是模擬數字轉換器(adc)和數字模擬轉換器(dac)大顯身手之處。任何一個信號鏈系統，都需要傳感器來探測來自模擬世界的電壓、電流、溫度、壓力等信號。這些傳感器探測到的信號量被送到放大器中進行放大，然后通過adc把模擬信號轉化為數字信號，經過處理器、dsp或fpga信號處理后，再經由dac還原為模擬信號。所以adc和dac在信號鏈的框架中起著橋梁的作用，即模擬世界與數字世界的一個接口。

信號鏈系統概要

一個信號鏈系統主要由模數轉換器adc、采樣與保持電路和數模轉換器dac組成，見圖1。dac，簡單來講就是數字信號輸入，模擬信號輸出，即它是一種把數字信號轉變?yōu)槟M信號的器件。以理想的4 bit dac為例，其輸入有bit0 到bit3，其組合方式有16種。使用r-2r梯形電阻的4bit dac在假定vbit0到vbit3都等于1v時，r-2r間的四個抽頭電壓有四種，分別為v1到v4。

采樣保持電路也叫取樣保持電路，它的定義是指將一個電壓信號從模擬轉換成數字信號時需要保持穩(wěn)定性直到完成轉換工作。它有兩個階段，一個是zero phase，一個是compare phase。采樣保持電路的比較器通常要求其offset比較小，這樣才能使adc的精度更好。通常在比較器的后面需要放置一個鎖存器，其目的是為了保持穩(wěn)定性。

在采樣電壓快速變化時，需要用到具有fet開關的采樣與保持電路。當fet開關導通時，輸入電壓保存在某個位置如c1中，當開關關斷時，電壓仍保持在該位置中進行鎖存，直到下一個采樣脈沖的到來。
adc與dac在功用上正好相反，它是模擬信號輸入，數字信號輸出，是一個混合信號器件。

模數轉換器adc

adc按結構分有很多種，按其采樣速度和精度可分為：

多比較器快速（flash）adc；

數字躍升式（digital ramp）adc；

逐次逼近adc；

管道adc；

sigma-delta adc。

任何一種adc的輸出都等于2的n次方乘以它的增益（輸入信號），再除以它的參考電壓。

每一種類型的adc都各具特性，下面重點介紹前三種類型。

由圖2可以看出，不同的adc有著不同的特性，對于sigma-delta adc來講，其分辨率可以達到24bit以上，但其采樣速率比較低。逐次逼近型adc比較適應于中等采樣率、分辨率在16bit以下的應用。管道adc主要用于高采樣率的應用，其分辨率則在16bit以下。多比較器adc也是一種高速adc，但因為其體積和功耗較大、分辨率較低，目前應用中很少使用它。

多比較器（flash）adc中用到的比較器很多，如一個8位的adc就需要255個比較器。該類產品采樣速率確實很高，但因為多個比較器的存在，其功耗很大，而且管芯也較大。adc0820、adc1175等產品都是這種類型的adc。

數字躍升式adc是用連續(xù)搜索的方法獲得編碼，因為速率太慢、效率太低，因此很少使用。

逐次逼近型adc在逐次逼近的方法上分為兩種，以3比特采樣為例，它首先將基準電壓分為7個比較電壓，使輸入信號同時與這7個電壓進行比較，最接近的比較電壓是表示數值；第二種是將輸入電壓逐次接近電壓的二分之一、四分之一、八分之一等，順序產生比較后的數字信號。因為變換過程是將輸入信號與基準信號比較，所以，基準電壓必需是穩(wěn)定準確的。輸入信號的最高電平應保持穩(wěn)定，充分利用變換器達到高的分辨率。對于任何逐次逼近adc，都有5個組成部分：第一部分是dac，其中含有一個算術邏輯測試單元，會比較dac的輸出和模擬信號的輸入，直到兩者接近；第二部分是輸出寄存器；第三部分是比較器，逐次逼近adc僅含有一個比較器，所以功耗和管芯尺寸都比較小；第四部分是邏輯電路；第五部分是時鐘。有一個要求是：dac的精度一定要高于adc。
逐次逼近型adc因其功耗小、成本低、尺寸小以及性能等方面的優(yōu)點，成為了目前市場上最具成本效益的adc，也是最常見的adc。

逐次逼近adc的工作原理是它首先得到最高的有效位，然后是第二個最高有效位，直到得到最后一個。adcv08832是一個低功耗版本的器件，它的操作電壓較低。

adc的若干應用

第一個實際應用的例子，是使用溫度傳感器lm19、adc變換器來讀取溫度，通過usb接口送入筆記本電腦，見圖3。其演示板將很快提供。

第二個應用是遠程按鍵檢測，它是用adc感測很多個按鍵的輸入，然后只有一路產生輸出，這樣可以節(jié)省很多個gpio接口，實現起來非常方便，比如應用在mp3上等，見圖4。

第三個應用是電池放電。目前的手機無法看到電池還能支撐多少時間，沒有一個量化的概念。利用一個adc便可以實現讓用戶知道手機電池還能支持多長的通話時間。應用例子如諾基亞8250，見圖5。其演示板已可以提供。