什么是逐次比较型ADC

ADC 逐次比较型

1.转换方式

直接转换ADC

2.电路结构

逐次逼近ADC包括n位逐次比较型A/D转换器如图11.10.1所示。它由控制逻辑电路、时序产生器、移位寄存器、D/A转换器及电压比较器组成。

图11.10.1逐次比较型A/D转换器框图

3.工作原理

逐次逼近转换过程和用天平称物重非常相似。天平称重物过程是，从最重的砝码开始试放，与被称物体行进比较，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，就得此物体的重量。仿照这一思路，逐次比较型A/D转换器，就是将输入模拟信号与不同的参考电压作多次比较，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。

对11.10.1的电路，它由启动脉冲启动后，在第一个时钟脉冲作用下，控制电路使时序产生器的最高位置1，其他位置0，其输出经数据寄存器将1000……0，送入D/A转换器。输入电压首先与D/A器输出电压(VREF/2)相比较，如v1≥VREF/2，比较器输出为1，若vI VREF/2，则为0。比较结果存于数据寄存器的Dn-1位。然后在第二个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，则此时 vO=(3/4)VREF。于是v1再与(3/4)VREF相比较，如v1≥(3/4)VREF，则次高位Dn-2存1，否则Dn-2=0;如最高位为0，则vO=VREF/4，与vO比较，如v1≥VREF/4，则 Dn-2位存1，否则存0……。以此类推，逐次比较得到输出数字量。

为了进一步理解逐次比较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11.10.1电路为8位A/D转换器，输入模拟量vA=6.84V，D/A转换器基准电压VREF=10V。 根据逐次比较D/A转换器的工作原理，可画出在转换过程中CP、启动脉冲、D7～D0及D/A转换器输出电压vO的波形，如图11.10.2所示。

由图11.10.2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，数据寄存器将D7～D0=10000000送入D/A转换器，其输出电压 v0=5V，vA与v0比较，vA>v0存1;第二个CP到来时，寄存器输出D7～D0=11000000，v0为7.5V，vA再与7.5V比较，因vA7.5V，所以D6存0;输入第三个CP时，D7～D0=10100000，v0=6.25V;vA再与v0比较，……如此重复比较下去，经8个时钟周期，转换结束。由图中v0的波形可见，在逐次比较过程中，与输出数字量对应的模拟电压v0逐渐逼近vA值，最后得到A/D转换器转换结果D7～D0为10101111。该数字量所对应的模拟电压为6.8359375V，与实际输入的模拟电压6.84V的相对误差仅为0.06%。

图11.10.2 8位逐次比较型A/D转换器波形图