1 A/D轉(zhuǎn)換器概述

模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D轉(zhuǎn)換器，ADCs）是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) (DAQs) 的組成部分，其功能是捕獲模擬信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為離散數(shù)字信號(hào)。ADC可將模擬電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字，以供處理器根據(jù)需要對(duì)這些值執(zhí)行以下操作：存儲(chǔ)、顯示或進(jìn)一步分析捕獲的數(shù)字信號(hào)。

1.4 提高分辨率

本節(jié)將概述用于提高分辨率的過采樣和噪聲整形的算法過程，并解釋該方法在何時(shí)最有效。

1.4.1 NS-SAR ADC的過采樣和噪聲整形

RA6T2中的噪聲整形逐次逼近寄存器ADC單元包含各種硬件電路，可實(shí)現(xiàn)過采樣和噪聲整形的算法過程，從而將模擬輸入轉(zhuǎn)換為數(shù)字表示并獲得16位數(shù)據(jù)分辨率。下面將對(duì)這些方法進(jìn)行簡(jiǎn)要說明，但詳細(xì)的理論不在本應(yīng)用筆記的介紹范圍之內(nèi)。

過采樣通過抽取提高分辨率。抽取是指對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行過采樣并對(duì)樣本求平均值的過程，旨在增加包含有效測(cè)量信息的A/D轉(zhuǎn)換的位數(shù)。首先，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行過采樣，這意味著A/D轉(zhuǎn)換器以高于奈奎斯特采樣率的速率對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行采樣。

收集足夠的樣本后，將它們的值累加并將總和右移n位。這樣可使最終轉(zhuǎn)換值的有用數(shù)據(jù)位數(shù)增加。

噪聲整形是一種使用A/D轉(zhuǎn)換過程中出現(xiàn)的自然余量或量化噪聲的方法。噪聲整形通過實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋回路濾波器減輕這種量化噪聲的影響。

1.4.2 用例

許多應(yīng)用需要測(cè)量寬動(dòng)態(tài)范圍的輸入值，同時(shí)還要檢測(cè)輸入的細(xì)微變化。此類系統(tǒng)需要的測(cè)量分辨率比典型12位SAR ADC的分辨率要高，可能會(huì)受益于16位NS-SAR ADC的使用。

在確定利用過采樣實(shí)現(xiàn)16位分辨率是否為適合您應(yīng)用的正確選擇時(shí)，過采樣和噪聲整形的優(yōu)缺點(diǎn)是十分有用的參考信息：

優(yōu)點(diǎn)

? 使用RA6T2可以更便宜、更輕松地實(shí)現(xiàn)16位DAQ系統(tǒng)。RA6T2本身支持16位分辨率數(shù)據(jù)，因此無需外部ADC。

? RA6T2 NS-SAR ADC提高了分辨率，同時(shí)不影響CPU使用率。抽取可以在軟件中實(shí)現(xiàn)，只是需要CPU來執(zhí)行必要的計(jì)算。有專用硬件執(zhí)行過采樣和求平均值，無需降低吞吐量和增加CPU帶寬。

缺點(diǎn)

? 過采樣需要在轉(zhuǎn)換單個(gè)A/D值之前捕獲多個(gè)樣本。您的系統(tǒng)應(yīng)考慮此初始延時(shí)周期和隨后的組延時(shí)周期。

? NS-SAR ADC以比其相對(duì)的SAR ADC更低的最大轉(zhuǎn)換頻率為代價(jià)，產(chǎn)生更精確的測(cè)量結(jié)果。

以16位操作方法來操作RA6T2 ADC外設(shè)，適用于需要比12位A/D數(shù)據(jù)更精確測(cè)量的應(yīng)用，但它可能不適用于變化速度極快的輸入信號(hào)。請(qǐng)仔細(xì)確定您的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采樣率需求，并參考《RA6T2硬件用戶手冊(cè)》的“電氣特性”一章來確定轉(zhuǎn)換速率是否可接受。

1.4.3 其他瑞薩ADC

如果確定您的系統(tǒng)需要測(cè)量分辨率高于16位的ADC，瑞薩提供了多種24位ΔΣ調(diào)制型ADC選件可供挑選。