什么是逐次比較型ADC

ADC 逐次比較型

1.轉(zhuǎn)換方式

直接轉(zhuǎn)換ADC

2.電路結(jié)構(gòu)

逐次逼近ADC包括n位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器如圖11.10.1所示。它由控制邏輯電路、時序產(chǎn)生器、移位寄存器、D/A轉(zhuǎn)換器及電壓比較器組成。

圖11.10.1逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器框圖

3.工作原理

逐次逼近轉(zhuǎn)換過程和用天平稱物重非常相似。天平稱重物過程是，從最重的砝碼開始試放，與被稱物體行進比較，若物體重于砝碼，則該砝碼保留，否則移去。再加上第二個次重砝碼，由物體的重量是否大于砝碼的重量決定第二個砝碼是留下還是移去。照此一直加到最小一個砝碼為止。將所有留下的砝碼重量相加，就得此物體的重量。仿照這一思路，逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，就是將輸入模擬信號與不同的參考電壓作多次比較，使轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字量在數(shù)值上逐次逼近輸入模擬量對應(yīng)值。

對11.10.1的電路，它由啟動脈沖啟動后，在第一個時鐘脈沖作用下，控制電路使時序產(chǎn)生器的最高位置1，其他位置0，其輸出經(jīng)數(shù)據(jù)寄存器將1000……0，送入D/A轉(zhuǎn)換器。輸入電壓首先與D/A器輸出電壓(VREF/2)相比較，如v1≥VREF/2，比較器輸出為1，若vI VREF/2，則為0。比較結(jié)果存于數(shù)據(jù)寄存器的Dn-1位。然后在第二個CP作用下，移位寄存器的次高位置1，其他低位置0。如最高位已存1，則此時 vO=(3/4)VREF。于是v1再與(3/4)VREF相比較，如v1≥(3/4)VREF，則次高位Dn-2存1，否則Dn-2=0;如最高位為0，則vO=VREF/4，與vO比較，如v1≥VREF/4，則 Dn-2位存1，否則存0……。以此類推，逐次比較得到輸出數(shù)字量。

為了進一步理解逐次比較A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理及轉(zhuǎn)換過程。下面用實例加以說明。

設(shè)圖11.10.1電路為8位A/D轉(zhuǎn)換器，輸入模擬量vA=6.84V，D/A轉(zhuǎn)換器基準電壓VREF=10V。 根據(jù)逐次比較D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理，可畫出在轉(zhuǎn)換過程中CP、啟動脈沖、D7～D0及D/A轉(zhuǎn)換器輸出電壓vO的波形，如圖11.10.2所示。

由圖11.10.2可見，當(dāng)啟動脈沖低電平到來后轉(zhuǎn)換開始，在第一個CP作用下，數(shù)據(jù)寄存器將D7～D0=10000000送入D/A轉(zhuǎn)換器，其輸出電壓 v0=5V，vA與v0比較，vA>v0存1;第二個CP到來時，寄存器輸出D7～D0=11000000，v0為7.5V，vA再與7.5V比較，因vA7.5V，所以D6存0;輸入第三個CP時，D7～D0=10100000，v0=6.25V;vA再與v0比較，……如此重復(fù)比較下去，經(jīng)8個時鐘周期，轉(zhuǎn)換結(jié)束。由圖中v0的波形可見，在逐次比較過程中，與輸出數(shù)字量對應(yīng)的模擬電壓v0逐漸逼近vA值，最后得到A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換結(jié)果D7～D0為10101111。該數(shù)字量所對應(yīng)的模擬電壓為6.8359375V，與實際輸入的模擬電壓6.84V的相對誤差僅為0.06%。

圖11.10.2 8位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器波形圖