大家好，这里是云脉冲科技，今天来为大家讲解一下电子技术中常见的AD转换中的分辨率。
一、AD转换概念
AD转换，也称为模数转换。是指将模拟信号转换为数字信号的过程，通常是依靠AD转换器来实现。
AD转换器也可称为ADC，这里的C是convertor，指转换器。
在AD转换过程中，通常要经过采样→保持→量化→编码四个过程。不过这四个过程通常不用人为的去设计操控，通过AD转换器的工作即可帮我们完成。
当我们把模拟信号转换为数字信号之后，就可以在电脑上用软件对信号进行处理。例如我们可以将采集得到的模拟电压量转换为数字形式显示，以此方便我们监测电压。
二、AD转换精度
在AD转换中，有一个重要的参数，那便是转换精度。
转换精度主要可以分为理论转换精度和实际转换精度。
理论转换精度，我们也可以称为AD转换器的分辨率。一般我们可以按位数将AD转换器分为4位、6位、8位…等等。位数越高，分辨率也就越高。一般来说，n位的AD转换器的分辨率为2的n次方。
例如：4位的AD转换器分辨率为2^4。12位的转换器为2^12。
假如量程是5V，用12位的转换器采集电压时，能采集得到的最小电压值为5/2^12=1.2（mV）
这1.2mv就是该12位AD转换器的最大测量长度，也就是量程定下来了以后，12位即把这个量程分成4096等分，每一等分是：
量程 / 4096
如果我们想让最大测量长度变得更小，精度更高，我们可以增加AD转换器的位数。例如使用16位的AD转换器进行采集，这样就会变为：
5/2^16=0.08（mV）
实际转换精度，主要由转换误差来决定。众所周知，电路中的元件并不可能完全达到理论上的转换精度，所以就会存在转换误差，我们在计算转换精度时，要将转换误差考虑进去。而转换误差通常会标明在元器件说明上。
三、AD转换实验
接下来我们动手实验一下使用AD转换器。首先来说明一下实验要用到的器材，这里使用的是两张云脉冲出品的数据采集卡，型号分别.是USB_DAQ V1.2和USB2560 V1.1。前者搭载了一块12位的AD转换器，如图1。后者搭载了一块16位的AD转换器，如图2。
图1
图2
数据采集卡准备好之后，我们就可以开始实验了。本次实验，我们主要对比两张采集卡之间，AD转换精度的区别。
首先我们打开Visual Studio，创建一个C#窗体应用程序，并设置好组件，用三个Button控制板卡开启和AD采集，用两个Timer对两张板卡进行循环采集，最后用两个Textbox分别显示两张板卡各自采集电压后得到的数值。如图3。
图3
然后，我们进入后台代码编写区域。用DllImport指令将两张板卡要用到的函数各自导入。两张板卡需要导入的都是：打开板卡函数，关闭板卡函数以及单次AD采集函数。如图4。
图4
接下来，我们给三个Button按钮写入点击事件，分别是打开/关闭板卡、开启12位ADC采集并启动计时器、开启16位ADC采集并启动计时器。这里我两张卡用的都是±5V量程，关于板卡详细使用说明可以查阅使用手册，代码如下：
int w=0;
private void Start_Bt_Click(object sender, EventArgs e)
//开启板卡按钮
{
if(w==0)
{
int x=OpenUsbV12();
int y=openUSB(); //开启两张板卡
if(x==0 && y==0)
{
MessageBox.Show("板卡启动成功", "提示");
Start_Bt.Text="关闭板卡";
w=1;
}
else
{
MessageBox.Show("板卡启动失败", "提示");
}
}
else
{
ADC12_timer.Enabled=false;
ADC16_timer.Enabled=false;
CloseUsbV12();
closeUSB(); //关闭两张板卡
Start_Bt.Text="开启板卡";
w=0;
}
}
int ADC12=0;
private void ADC12_Start_Click(object sender, EventArgs e)
//12位AD转换器启动
{
if(ADC12==0)
{
ADC12_timer.Enabled=true;
ADC12=1;
}
else
{
ADC12_timer.Enabled=false;
ADC12=0;
}
}
int ADC16=0;
private void ADC16_Start_Click(object sender, EventArgs e)
//16位AD转换器启动
{
if (ADC16==0)
{
ADC16_timer.Enabled=true;
ADC16=1;
}
else
{
ADC16_timer.Enabled=false;
ADC16=0;
}
}
private void ADC12_timer_Tick(object sender, EventArgs e)
//12位ADC计时器
{
unsafe
{
float adResult=0;
ADSingleV12(1, 0, 2, &adResult);
adResult=adResult * 1000f; //转换为毫伏
ADC12_Textbox.Text=adResult.ToString(); //在Textbox内显示电压数值
}
}
private void ADC16_timer_Tick(object sender, EventArgs e)
//16位ADC计时器
{
unsafe
{
float[] ad_value=new float[8]; //设定一个八位数组
fixed (float* ad=ad_value)
{
float ad_value1=0;
ad_single(0, 0, 1, &ad[0]); //用16位ADC进行采集
ad_value1=ad[0];
ad_value1=ad_value1 * 1000f; //转换为毫伏
ADC16_Textbox.Text=ad_value1.ToString();
}
}
}
代码编写完成后，我们找来一节1.5V的七号电池，测量它两端的电压，结果如图5。
图5
由图7可知，两张卡都采集到了正确的电压值。但如果持续观察数值就会发现，12位ADC的波动会达到毫伏数值的个位，而16位ADC的波动则是在小数点后一位，由此可见，16位ADC相比与12位ADC的分辨率更高，也就是精度更高。
实验完成后，记得关闭板卡。
那么以上便是本次实验的全部内容，感谢大家阅读。