30、MSP430FR2355的模数转换与时钟系统详解

MSP430FR2355的模数转换与时钟系统详解

1. 模数转换器基础

1.1 模数转换器概念

模数转换器（ADC 或 A2D）是一种将模拟电压转换为数字表示的电路。它主要由采样保持阶段和转换阶段组成。在采样保持阶段，电路与输入信号短暂接触，使电容充电至与输入信号相同的电压，这个过程称为采样。电容能在短时间内保持该电压，实现保持功能。转换阶段则将电容上的模拟电压转换为数字值。

模拟信号转换为数字值的过程被称为数字化、量化或离散化。ADC 有一个模拟输入范围，通过电压参考高（VR+）和电压参考低（VR -）两个输入来确定。

1.2 重要参数

• 分辨率 ：指数字输出值的位数（n），常见的分辨率有 8 位、10 位和 12 位。分辨率越高，对输入信号的转换越准确。
• 精度 ：是指数字化数字的最低有效位（LSB）所能表示的最小电压，可通过输入电压范围除以 2^n 得到，即 (VR+ - VR -) / 2^n。
• 准确度 ：表示数字输出与实际输入信号电压的接近程度，由于输入范围被划分为离散值，ADC 的输出只能在原始输入信号的 ± ½ LSB 范围内。
• 采样率 ：指 ADC 采集样本的速度，通常以千样本每秒（ksps）或兆样本每秒（Msps）为单位。根据奈奎斯特 - 香农采样定理，采样率至少应为输入信号频率的两倍，才能准确重建输入信号。大多数 ADC 的采样率远高于该定理规定的最低速率。