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被人忽视的ADC硬件小白看过来_暗记_积分

萌界大人物 2024-11-29 02:31:25 0

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1. 并行比较型ADC

并行比较型ADC采取直接转换的转换办法。
它由分压器、比较器、寄存器及编码器组成。
图1为3bit ADC:

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图1 并行比较型ADC

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(图片来自网络侵删)

事理:

根据电阻分压把参考电压分为八个等级。
假设最下边比较器C07的参考电压为V0(V0=1/15Vref),则依次往上电压为3V0、5V0、7V0、9V0、11V0、13V0、15V0八个等级。
输入电压范围为0~Vref。
当处在某一个值时,所有比较器同时动作。
例如,Vin=0.5Vref=7.5V0。
C04-C07的负端比正端小,输出为1,送入寄存器中。
而C01-C03的负端比正端大,输出为1,送入寄存器。
送入编码器入口的数字为:(0)0001111,在通过编码器,出来的二进制数为100(B)。

优缺陷:

我们可以看到,比较器是同步事情的,因此转换速率非常快,相应速率值取决于门电路的延迟。
而显而易见的是,它的缺陷在于,如果增加ADC的位数,则内部比较器和寄存器的数量是几何级数增长。
3bitADC须要7个比较器,而4bit则须要15(2^4-1)个,8bit则须要255个比较器,导致芯片的面积和本钱骤增。

改进:

由于增加位数导致面积和本钱的大幅度增加,因此涌现了分级的ADC。
严谨的说,这种ADC并不是完备的并行了,而是多个并行ADC通过分级串接在一起,例如两个4bit的并行ADC分级接起后,则可以设计出8bit的比较器。
而元件数量则比真正8bit的并行ADC要大大减少。
然而,这样做由于分级了,以是也是捐躯了转换速率的一种综合考量的结果。

2. 双积分型ADC

双积分型ADC属于间接ADC,采取正反方向两次积分。
它是由积分器、比较器、计数器和时钟门电路组成。
图2为双积分型ADC。

图2 双积分型ADC

大略来讲事理是先把输入的仿照旗子暗记按比例转换成相应的韶光间隔,再在该间隔内用计数器对固定频率的脉冲计数,计数值即为输出的数字旗子暗记。

事理:

把输入的仿照旗子暗记+Ui给到积分器做积分,这时由于积分器负端>正端电压,因此输出Uo<0。
Uo送入比较器负端,比较器负端<正端电压0,因此输出Uc=1。
Uc为门电路G的导通信号,当Uc=1时,将脉冲旗子暗记CP送入输出端CPo。
门电路输出端接n位计数器Qn,进行第一次正向积分,直至n位计数器D0~Dn-1输出均为1后,再进一位则全部清零,Qn输出1。
Qn为开关S的掌握旗子暗记,输出为1时,掌握开关S打到-Ur处,此时正向积分结束。
完成第一步把仿照旗子暗记转换成韶光间隔。

当正向计分结束时,Uo的输出为Us积分后的输出量,为一个固定正值Uo1。
随着输入变成-Ur,积分器开始做负向电压积分,此时Uo逐渐减小。
Uo为正值时,Uc一贯为1,则计数器从清零之后一贯计数。
直到Uo由于负向积分,终极减小到0时,比较器正负端电压相等,则输出Uc=0。
Uc=0,门电路关断,输出CPo=0,计数器停滞计数。
此时,计数器的数值,则为+Ui旗子暗记通过负向积分放电至0之后的数字旗子暗记数值。
即完成AD转换。

各模块输出波形如图3所示:

图3 双积分型ADC各阶段输出

优缺陷:

正向积分时,韶光是固定的,转换结果与RC参数无关,因此,双积分ADC具有强滋扰性。
而由于每次丈量都会做正反两次积分,因此速率也很慢。

运用:

由于双积分ADC的特点,紧张运用于低速高精度的电路中。
较为常见的为数字万用表。

未完待续。


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