逐次逼近型ADC

时间:2023-03-09来源:佚名
  其工作原理可用天平秤重过程作比喻来说明。若有四个砝码共重15克,每个重量分别为8、4、2、1克。设待秤重量Wx = 13克,可以用下表步骤来秤量:
  首先把待称重的重物放在托盘上,在另外一边的托盘上首先放上8克的砝码,8克砝码小于待测物体总重13克,所以保留该砝码;
  第二步将4克砝码放在托盘上,砝码总重为8 4=12克,小于待测物体总重,所以也保留;
  第三步将2克砝码放在托盘上,砝码总重为8 4 2=14克,大于待测物体总重,所以将2克砝码撤除;
  第四步将1克砝码放在托盘上,砝码总重为13克,等于待测物体总重,所以保留;
  最后得到待测物体为13克。
逐次逼近型ADC
  AD的转换过程与上述过程类似,每次加载砝码的过程受到一个时钟脉冲CP的控制,在AD中不存在砝码,而是采用DA转换器的输出做为上面例子中砝码的重量,而比较器就是天平。其工作流程框图如下图所示:
逐次逼近型ADC
  今以四位逐次逼近型ADC为例(设输入电压Ux=5.52 V,D/A转换器的参考电压UR=-8 V),分析其转换过程。
  第一个脉冲CP到来时,使逐次逼近寄存器的最高位d3置1,其余位为0,即寄存器状态d3d2d1d0=1000,由式(9.4.1)得D/A转换器的输出电压为
        逐次逼近型ADC
  因Uo<Ux,故比较器输出低电平,d3位置的1被保留。
  第二个脉冲CP到来时,使逐次逼近寄存器的次高位d2置1,后两位为0,即寄存器状态d3d2d1d0=1100,此时D/A转换器的输出电压Uo=8/16×12=6 V,因Uo>Ux,故比较器输出高电平,d2位置的1被取消变为0。
  第三个脉冲CP到来时,d1置1,此时寄存器状态d3d2d1d0=1010,D/A转换器的输出电压Uo=8/16×10=5 V,因Uo<Ux,故比较器输出低电平,d1位置的1被保留。
  第四个脉冲CP到来时,d0置1,此时寄存器状态d3d2d1d0=1011,D/A转换器的输出电压Uo=8/16×11=5.5 V,因Uo<Ux,故比较器输出低电平,d0位置的1被保留。这样,经过四个脉冲就完成了一次转换,将输入的5.52 V模拟电压转换为数字量1011。
  上例中转换误差为0.02 V。误差取决于转换器的位数,位数越多,误差越小。

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