RA6T2的16位模數轉換器操作 [3] A/D轉換器概述 (3)

1 A/D轉換器概述

模數轉換器（A/D轉換器，ADCs）是數據采集系統 (DAQs) 的組成部分，其功能是捕獲模擬信號并將其轉換為離散數字信號。ADC可將模擬電壓轉換為數字，以供處理器根據需要對這些值執行以下操作：存儲、顯示或進一步分析捕獲的數字信號。

1.4 提高分辨率

本節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，可實現過采樣和噪聲整形的算法過程，從而將模擬輸入轉換為數字表示并獲得16位數據分辨率。下面將對這些方法進行簡要說明，但詳細的理論不在本應用筆記的介紹范圍之內。

過采樣通過抽取提高分辨率。抽取是指對輸入信號進行過采樣并對樣本求平均值的過程，旨在增加包含有效測量信息的A/D轉換的位數。首先，對輸入信號進行過采樣，這意味著A/D轉換器以高于奈奎斯特采樣率的速率對輸入信號進行采樣。

收集足夠的樣本后，將它們的值累加并將總和右移n位。這樣可使最終轉換值的有用數據位數增加。

噪聲整形是一種使用A/D轉換過程中出現的自然余量或量化噪聲的方法。噪聲整形通過實現負反饋回路濾波器減輕這種量化噪聲的影響。

1.4.2 用例

許多應用需要測量寬動態范圍的輸入值，同時還要檢測輸入的細微變化。此類系統需要的測量分辨率比典型12位SAR ADC的分辨率要高，可能會受益于16位NS-SAR ADC的使用。

在確定利用過采樣實現16位分辨率是否為適合您應用的正確選擇時，過采樣和噪聲整形的優缺點是十分有用的參考信息：

優點

? 使用RA6T2可以更便宜、更輕松地實現16位DAQ系統。RA6T2本身支持16位分辨率數據，因此無需外部ADC。

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

缺點

? 過采樣需要在轉換單個A/D值之前捕獲多個樣本。您的系統應考慮此初始延時周期和隨后的組延時周期。

? NS-SAR ADC以比其相對的SAR ADC更低的最大轉換頻率為代價，產生更精確的測量結果。

以16位操作方法來操作RA6T2 ADC外設，適用于需要比12位A/D數據更精確測量的應用，但它可能不適用于變化速度極快的輸入信號。請仔細確定您的數據采集系統的采樣率需求，并參考《RA6T2硬件用戶手冊》的“電氣特性”一章來確定轉換速率是否可接受。

1.4.3 其他瑞薩ADC

如果確定您的系統需要測量分辨率高于16位的ADC，瑞薩提供了多種24位ΔΣ調制型ADC選件可供挑選。