十九、ADC原理介绍
1. ADC基础知识
1.1 什么是ADC
ADC是一种用于将模拟信号转换为数字信号的模拟数字转换器。我们知道，模拟信号是连续的，其取值可以在一定范围内任意变化。而数字信号则是离散的，仅能取有限的值。ADC的工作原理是将模拟信号通过采样转换为离散的数字信号，然后再通过量化、编码等处理，最终得到对应的数字表示。ADC采样的频率越高，得到的数字信号就越接近原来的模拟信号，也就是保真度越高，但是需要更多的资源和计算功耗。
1.2 CW32的ADC介绍
CW32x030 内部集成一个 12 位精度、最高 1M SPS 转换速度的逐次逼近型模数转换器 (SAR ADC)，最多可将 16路模拟信号转换为数字信号。现实世界中的绝大多数信号都是模拟量，如光、电、声、图像信号等，都要由 ADC转换成数字信号，才能由 MCU 进行数字化处理。
多种转换模式，全部支持转换累加功能：
- 单次转换
- 多次转换
- 连续转换
- 序列扫描转换
- 序列断续转换
1.3 ADC基本参数
分辨率：表示ADC转换器的输出精度，通常以位数（bit）表示，比如8位、10位、12位等，位数越高，精度越高。 采样率：表示ADC对模拟输入信号进行采样的速率，通常以每秒采样次数（samples per second，SPS）表示，也称为转换速率，表示ADC能够进行多少次模拟到数字的转换。 采样范围：指ADC可以采集到的模拟输入信号的电压范围，范围见下：
其中V(REF- )为负参考电压等于 V(SSA )等于地0V，V(REF+ )为正参考电压等于V(DDA)，而开发板在原理图设计的时候VDDA接入了3.3V 。
1.4 基本原理
ADC（模数转换器）是一种电子设备，用于将连续的模拟信号转换为对应的数字信号。这种转换过程涉及到几个基本原理：
- 采样：ADC首先对模拟信号进行采样。这意味着它以固定的时间间隔测量输入信号的值。采样频率决定了系统对输入信号的精度和响应速度。
- 保持：在进行采样后，信号的值被“保持”在一个电容器或者某种存储设备中，以便在转换期间保持不变。这可以防止因为信号在转换期间发生变化而引起的误差。
- 量化：采样后的模拟信号值需要被量化成数字形式。这个过程涉及将连续的模拟信号分成离散的数值级别，通常使用二进制表示。ADC的分辨率决定了它能够提供的数字级别数量，也就是其精度。
- 编码：量化后的信号被编码成数字形式，通常以二进制的形式表示。这些数字可以由微处理器或者其他数字电路进行处理和存储。
- 输出：最后，编码后的数字信号可以被传输到数字系统中进行处理，比如微处理器、FPGA等。
这些基本原理构成了ADC的工作方式，使得它能够将来自传感器、信号源或者其他模拟设备的信号转换为数字形式，以便数字系统进行处理、分析和存储。
2. ADC优点
- 数字信号具有良好的抗干扰性。数字信号是由一系列离散的数字表示，因此可以抵抗模拟信号受到的各种干扰，如噪声、漂移等。
- 方便数字信号的存储、处理和传输。由于数字信号是离散的，因此它们可以轻松存储在计算机内存或其他数字设备中，方便进行处理和传输。
- 具有可编程性。现代的ADC出现了很多可编程的功能，例如可编程增益、采样率和滤波器等，可以根据不同的应用场景进行优化。
- 适用性广泛。ADC被广泛应用于工业、通信、医疗、电子测量、音频、视频等领域，可转换各种不同类型的模拟信号，包括电压、电流、声音、光信号等。
3. ADC应用
ADC的应用非常广泛。例如，我们可以用ADC将传感器的模拟信号转换为数字信号，然后通过计算机进行处理和分析；ADC在音频处理中也起着重要的作用，将模拟声音信号转换为数字信号，并接下来进行数字信号处理；无线电通信中的信号调制也需要使用ADC等。总的来说，ADC在现代电子工程中非常重要，是数字信号处理和控制技术的关键部分。
4. ADC实验
以光敏电阻传感器作为实验案例。通过ADC采集其电压变化，实现判断周围环境的亮暗情况。
4.1 实验介绍
光敏电阻是一种特殊的电阻器，它随着光照强度的升高，电阻值会迅速降低，其在无光照时，几乎呈高阻状态，因此暗时电阻很大。
原理图中的U2.1是一个电压比较器。当电压比较器的2脚电压大于3脚电压时，1脚输出低电平；当电压比较器的2脚电压小于3脚电压时，1脚输出高电平；R3为光敏电阻，当光敏电阻周围环境很亮时，其阻值会变小，AO的电压也会变小；当光敏电阻周围环境很暗时，其阻值会变大，AO的电压也会变大；
因此我们将AO接入我们的ADC接口，采集测量AO的电压变化，则可以知道周围环境的光照强度。