ADC,也称为模数转换器,在工业上具有重要的应用。
我们已经或多或少地听说过ADC。
在先前的文章中,编辑器介绍了高速ADC电源的设计。
为了增强大家对ADC的理解,本文将解释SAR ADC的原理。
如果您对ADC的相关知识感兴趣,则不妨继续阅读。
1. ADC基本介绍模数转换器或A / D转换器或简称ADC,通常是指将模拟信号转换为数字信号的电子组件。
普通的模数转换器将输入电压信号转换成输出数字信号。
由于数字信号本身没有实际意义,因此仅代表相对幅度。
因此,任何模数转换器都需要参考模拟量作为转换标准,而最常见的参考标准是最大的可转换信号尺寸。
输出数字量表示输入信号相对于参考信号的大小。
这种转换器的基本原理是在指定的时间间隔内对输入的模拟信号进行采样,并将其与一系列标准的数字信号进行比较。
数字信号连续收敛,直到两个信号相等。
然后显示代表该信号的二进制数。
模数转换器有很多类型,例如直接,间接,高速和高精度,超高速等。
每种都有多种形式。
与模数转换器相反的功能称为“数模转换器”,也称为“解码器”。
它是一种将数字量转换为连续变化的模拟量的设备。
也有许多类型和许多形式。
2. SAR ADC原理的简要分析逐次逼近寄存器(SAR)模数转换器(ADC)是中到高分辨率应用的通用结构,采样率低于5Msps(每秒百万个样本) 。
SAR ADC的分辨率通常为8到16位,并且具有低功耗和小尺寸的特点。
这些特性使这种类型的ADC具有广泛的应用,例如便携式/电池供电的电表,笔输入量化器,工业控制以及数据/信号采集。
顾名思义,SAR ADC本质上是一种二进制搜索算法。
因此,当内部电路以几兆赫兹(MHz)的频率运行时,由于逐次逼近算法的存在,ADC采样率仅为该值的一小部分。
(1)SAR ADC体系结构尽管实现SAR ADC的方法有很大不同,但其基本结构却非常简单(请参见图1)。
模拟输入电压(VIN)由采样/保持电路保持。
为了实现二进制搜索算法,首先将N位寄存器设置为中间比例(即:100 ... 00,MSB设置为1)。
这样,DAC输出(VDAC)设置为VREF / 2,而VREF是提供给ADC的基准电压。
然后,比较以确定VIN小于还是大于VDAC。
如果VIN大于VDAC,则比较器输出逻辑高电平或1,并且N位寄存器的MSB保持为1。
相反,如果VIN小于VDAC,则比较器输出逻辑低电平,而MSB为0。
N位寄存器清零。
随后,SAR控制逻辑移至下一位,并将此位设置为高电平以进行下一次比较。
此过程一直持续到LSB。
上述操作结束后,转换完成,并将N位转换结果存储在寄存器中。
(二)SAR型ADC原理分析SAR原理框图:组成:比较器,逐次比较寄存器,D / A转换器,数据寄存器,控制电路。
原理分析:首先将寄存器的最高位置与1进行比较,表明D / A转换器将相应的电压输出到比较器的反相端,以与Vi进行比较。
如果Vi大于该电压,则比较器输出为1,后续比较寄存器采样为1。
将最高位保存为1,否则为0。
依次比较直到最后一位,然后将输出存储的数据。
特点:从原理分析中可以很容易地看出,这种类型的ADC是逐位比较的,因此每个时钟周期只能被比较一次,N位需要被比较N次。
因此,这种类型的ADC注定不会以更快的速度运行,并且同时输入端Vi的带宽不会太宽。
毕竟,转换率在那里。
您的Vi变化太快。
您可以在其他人完成转换之前进行更改。
转换的意义是什么?另一方面,我们可以看到这种ADC的电路结构简单,硅芯片面积和功耗都比较小,