11、使用ADC将任何模拟传感器与树莓派连接

使用ADC将任何模拟传感器与树莓派连接

1. 采样和量化

采样和量化是电子学和通信理论中广泛使用的术语。对于电子学初学者来说，这些理论较为复杂，难以理解。从定义上讲，采样是指以预定频率从模拟输入引脚或放大器输出端的连续输入数据中获取电压电平的过程。量化则是将采样器的大量输入值映射或缩减为一组可数数字（在这种情况下是数字位的组合）的过程。由于量化会对连续输入值进行四舍五入并近似为最接近的值，所以总会产生量化误差。

2. ADC的类型

在电子设计中，不同类型的ADC有多种设计结构。常见的ADC包括闪存转换器ADC、逐次逼近ADC、Σ - Δ ADC等。
- 闪存转换器ADC ：使用时钟脉冲和比较器，以并行模式工作，是将模拟数据转换为数字位的最快方式。
- 逐次逼近ADC ：使用比较器缩小输入电压范围，通过将输入电压与内部DAC进行比较来逼近，并将结果存储在逐次逼近寄存器中。
- Σ - Δ ADC ：对信号进行采样并过滤所需的信号频率，将信号转换为模拟频率脉冲，并定期对这些脉冲进行计数，脉冲计数除以时间间隔可得到精确的数字表示。

3. ADC的分辨率

ADC的分辨率是描述或学习ADC时最重要的术语之一。它指的是在模拟输入电压范围内可以产生的值的数量。例如，一个8位分辨率的ADC可以有256种不同的值组合（因为2⁸ = 256）。一般来说，电压间隔数可以用2ᴺ 来定义，其中N是ADC的位数。在讨论分辨率时，我们总是要考虑参考电压，参考电压是通过ADC的专用输入引脚提供的另一个输入，它反映了ADC在