逐次比较型A/D转换器
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1.转换原理 逐次比较型A/D转换器是目前采用最多的一种直接A/D转换器。逐次逼近转换过程与用天平称物重非常相似(天平称重的过程是,从最重的砝码开始试放,与被称物体进行比较,若物体重于砝码,则该砝码保留,否则移去。再加上第二个次重砝码,由物体的重量是否大于砝码的重量决定第二个砝码是留下还是移去。照此一直加到最小一个砝码为止。将所有留下的砝码重量相加,就得物体重量)。逐次比较型A/D转换器仿照这一思路,将输入模拟信号与不同的参考电压做多次比较,使转换所得的数字量在数值上逐次逼近输入模拟量对应值。 n位逐次比较型A/D转换器框图如图1所示。它由控制逻辑电路、数据寄存器、移
图1 逐次比较型A/D转换器框图 位寄存器、D/A转换器及电压比较器组成。 工作原理:电路由启动脉冲启动后,在第一个时钟脉冲作用下,控制电路是移位寄存器的最高位置1,其它位置0,其输出经数据寄存器将1000¼0送入D/A转换器。输入电压首先与D/A转换器输出电压 ( 为进一步理解逐次比较器A/D转换器的工作原理及转换过程,下面用实例加以说明。 设图2电路为8位A/D转换器,输入模拟量 由图2可见,当启动脉冲低电平到来后转换开始。在第一个CP作用下,数据寄存器
图2 8位逐次比较型A/D转换器波形图 例题1、四位逐次比较型A/D转换器的逻辑电路如图3所示。图中5位移位寄存器可进行并入/并出或串入/串出操作,其F为并行置数端,高电平有效,S为高位串行输入。数据寄存器由D边沿触发器组成,数字量从
图3 4位逐次比较型A/D转换器的逻辑电路 解:电路工作过程如下:当启动脉冲上升到来后, 第二个CP脉冲到来后,移位寄存器的串行输入端S为高电平, 由此以上分析可见,逐次比较型A/D转换器完成一次转换的时间与其位数和时钟脉冲频率有关,位数愈少,时钟频率越高,转换所需时间越短。这种A/D转换器具有转换速度快,精度高的特点。 |
/2
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D/A
=10V
=10000000送入D/A转换器,其输出电压
第二个CP到来时,寄存器输出
=11000000,
为7.5V,
再与7.5V比较,因为
存0;输入第三个CP时,
=10100000,
再与
比较,……如此重复比较下
=1000






