常日情形下，A/D转换一样平常要经由取样、保持、量化及编码4个过程。
取样和保持
取样是将随韶光连续变革的仿照量转换为韶光离散的仿照量。取样过程示意图如图11.8.1所示。图（a）为取样电路构造，个中，传输门受取样旗子暗记S(t)掌握，在S(t)的脉宽τ期间，传输门导通，输出旗子暗记vO(t)为输入旗子暗记v1,而在（Ts-τ）期间，传输门关闭，输出旗子暗记vO(t)=0。电路中各旗子暗记波形如图（b）所示。
图11.8.1 取样电路构造(a)
图11.8.1 取样电路中的旗子暗记波形(b)
通过剖析可以看到，取样旗子暗记S(t)的频率愈高，所取得旗子暗记经低通滤波器后愈能真实地复现输入旗子暗记。但带来的问题是数据量增大，为担保有得当的取样频率，它必须知足取样定理。
取样定理：设取样旗子暗记S(t)的频率为fs，输入仿照旗子暗记v1(t)的最高频率分量的频率为fimax，则fs与fimax必须知足下面的关系fs≥2fimax，工程上一样平常取fs>(3～5)fimax。
将取样电路每次取得的仿照旗子暗记转换为数字旗子暗记都须要一定韶光，为了给后续的量化编码过程供应一个稳定值，每次取得的仿照旗子暗记必须通过保持电路保持一段韶光。
取样与保持过程每每是通过取样-保持电路同时完成的。取样-保持电路的事理图及输出波形如图11.8.2所示。
图11.8.2 取样-保持电路事理图
图11.8.2 取样-保持电路波形图
电路由输入放大器A1、输出放大器A2、保持电容CH和开关驱动电路组成。电路中哀求A1具有很高的输入阻抗，以减少对输入旗子暗记源的影响。为使保持阶段CH上所存电荷不易泄放，A2也应具有较高输入阻抗，A2还应具有低的输出阻抗，这样可以提高电路的带负载能力。一样平常还哀求电路中AV1·AV2=1。
现结合图11.8.2来剖析取样-保持电路的事情事理。在t=t0时，开关S闭合，电容被迅速充电，由于AV1·AV2=1，因此v0=vI，在t0～t1韶光间隔内是取样阶段。在t=t1时候S断开。若A2的输入阻抗为无穷大、S为空想开关，这样可认为电容CH没有放电回路，其两端电压保持为v0不变，图11.8.2(b)中t1到t2的平坦段，便是保持阶段。
取样-保持电路以由多种型号的单片集成电路产品。如双极型工艺的有AD585、AD684；稠浊型工艺的有AD1154、SHC76等。
量化与编码
数字旗子暗记不仅在韶光上是离散的，而且在幅值上也是不连续的。任何一个数字量的大小只能是某个规定的最小数量单位的整数倍。为将仿照旗子暗记转换为数字量，在A/D转换过程中，还必须将取样-保持电路的输出电压，按某种近似办法归化到相应的离散电平上，这一转化过程称为数值量化，简称量化。量化后的数值末了还需通过编码过程用一个代码表示出来。经编码后得到的代码便是A/D转换器输出的数字量。
量化过程中所取最小数量单位称为量化单位，用△表示。它是数字旗子暗记最低位为1时所对应的仿照量，即1LSB。
在量化过程中，由于取样电压不一定能被△整除，以是量化前后不可避免地存在偏差，此偏差称之为量化偏差，用ε表示。量化偏差属事理偏差，它是无法肃清的。A/D 转换器的位数越多，各离散电平之间的差值越小，量化偏差越小。
量化过程常采取两种近似量化办法：只舍不入量化办法和四舍五入的量化办法。
１.只舍不入量化办法
以3位A/D转换器为例，设输入旗子暗记v1的变革范围为0～8V，采取只舍不入量化办法时，取△=1V，量化中不敷量化单位部分舍弃，如数值在0～1V之间的仿照电压都当作0△，用二进制数000表示，而数值在1～2V之间的仿照电压都当作1△，用二进制数001表示……这种量化办法的最大偏差为△。
２.四舍五入量化办法
如采取四舍五入量化办法，则取量化单位△=8V/15，量化过程将不敷半个量化单位部分舍弃，对付即是或大于半个量化单位部分按一个量化单位处理。它将数值在0～8V/15之间的仿照电压都当作0△对待，用二进制000表示，而数值在8V/15～24V/15之间的仿照电压均当作1△，用二进制数001表示等。
３.比较
采取前一种只舍不入量化办法最大量化偏差│εmax│=1LSB,而采取后一种有舍有入量化办法│εmax│=1LSB/2，后者量化偏差比前者小，故为多数A/D转换器所采取。
随着集成电路的飞速发展，A/D转换器的新设计思想和制造技能层出不穷。为知足各种不同的检测及掌握须要而设计的构造不同、性能互异的A/D转换器应运而生。
下面大略讲讲A/D转换器的基本事理和分类：
根据A/D转换器的事理可将A/D转换器分成两大类。一类是直接型A/D转换器，将输入的电压旗子暗记直接转换成数字代码，不经由中间任何变量；另一类是间接型A/D转换器，将输入的电压转变成某种中间变量（韶光、频率、脉冲宽度等），然后再将这个中间量变成数字代码输出。
只管A/D转换器的种类很多，但目前广泛运用的紧张有三种类型：逐次逼近式A/D转换器、双积分式A/D转换器、V/F变换式A/D转换器。其余，近些年有一种新型的Σ-Δ型A/D转换器异军突起，在仪器中得到了广泛的运用。
逐次逼近式（SAR）A/D转换器（SAR）的基本事理是：将待转换的仿照输入旗子暗记与一个推测旗子暗记进行比较，根据二者大小决定增大还是减小输入旗子暗记，以便向仿照输入旗子暗记逼进。推测旗子暗记由D/A转换器的输出得到，当二者相等时，向D/A转换器输入的数字旗子暗记就对应的时仿照输入量的数字量。这种A/D转换器一样平常速率很快，但精度一样平常不高。常用的有ADC0801、ADC0802、AD570等。
双积分式A/D转换器的基本事理是：先对输入仿照电压进行固定时间的积分，然后转为对标准电压的反相积分，直至积分输入返回初始值，这两个积分韶光的是非正比于二者的大小，进而可以得出对应仿照电压的数字量。这种A/D转换器的转换速率较慢，但精度较高。由双积分式发展为四重积分、五重积分等多种办法，在担保转换精度的条件下提高了转换速率。常用的有ICL7135、ICL7109等。
Σ-Δ型AD由积分器、比较器、1位D/A转换器和数字滤波器等组成。事理上近似于积分型，将输入电压转换成韶光（脉冲宽度）旗子暗记，用数字滤波器处理后得到数字值。电路的数字部分基本上随意马虎单片化，因此随意马虎做到高分辨率。紧张用于音频和丈量。这种转换器的转换精度极高，达到16到24位的转换精度，价格低廉，弱点是转换速率比较慢，比较适宜用于对检测精度哀求很高但对速率哀求不是太高的考验设备。常用的有AD7705、AD7714等。
V/F转换器是把电压旗子暗记转换成频率旗子暗记，由良好的精度和线性，而且电路大略，对环境适应能力强，价格低廉。适用于非快速的远间隔旗子暗记的A/D转换过程。常用的有LM311、AD650等。
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