模擬轉換器原理

模數轉換器，即ADC(Analog to?Digital?Converter)，是一個將模擬信號轉換為數字信號的器件(電路)，例如將溫度、濕度、壓力、位置（都是基于電阻，電容上面產生的電壓信號）等信息轉換為數字信號。但由于數字信號本身不具有實際意義，僅僅表示一個相對大小。因此所有ADC轉換過程中都需要一個參考模擬量（REF）作為轉換的標準。

而對于SAR ADC，即逐次逼近型ADC是一種直接ADC。由于其采樣速率中等，分辨率中等，且位數較多時使用元器件較少等原因（成本較低），所以被廣泛應用于集成ADC中。例如集成在各種ARM內核的MCU中。

AD轉換原理與步驟

A/D轉換的作用是將時間、幅值連續的模擬信號轉換為時間、幅值離散的數字信號。所以，A/D轉換一般要經過采樣、保持、量化及編碼四個過程。

采樣和保持(Sampling and Holding)

采樣是指在時間上將模擬信號離散化，即是將時間上連續的信號轉為一系列等時間間隔的信號離散序列。其中離散信號脈沖的幅度取決于輸入模擬量。下圖列舉了一個模擬信號從采樣到保持的過程。

采樣需要滿足香農定理: 采樣頻率大于模擬信號中最高頻率成分的兩倍時，采樣值才能不失真的反映原來模擬信號。

量化和編碼(Quantizing and Encoding)

量化是用有限個幅度值近似原來連續變化的幅度值，把模擬信號的連續幅度變為有限數量的有一定間隔的離散值。而編碼則是按照一定的規律，把量化后的值用二進制數字表示。

下圖列舉了12bits ADC FSR為3V時的量化到編碼的過程

n:分辨率，用于對輸入進行量化的位數
FSR: Full-Scale Range，滿量程
LSB: Least Significant Bit，最低有效位
MSB: Most Significant Bit，最高有效位

分辨率

理論上，n位輸出的ADC能區分2^n個不同等級的模擬輸入電壓。如上圖所示，能分辨的最小輸入電壓步長LSB = FSR / 2^n = 732uV。

量化誤差

量化誤差是由于量化過程引入的誤差，通常是以輸出誤差的最大值形式標出。表示ADC實際輸出的數字量和理論輸出數字量之間的誤差。使用“四舍五入法”時，ADC 轉換器的量化誤差是 ±? LSB。

轉換時間

轉換時間是指ADC從轉換控制信號觸發開始，到輸出端得到穩定的數字信號所經過的時間。該時間受ADC類型、ADC時鐘和外部輸入阻抗等因素影響。