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A/D转换器的工作原理


2017-04-28 10:34   点击:40
                        A/D转换就是要将模拟量V(如V=5V)转换成数字量D(如D=255)。模/数(A/D)转换的型式较多,如计数比较型、逐次逼近型、双积分型等等。在集成电路器件中普遍采用逐次逼近型,现简要介绍逐次逼近型A/D的基本工作原理。
图为逐次逼近型的结构图。这种A/D转换器是以D/A转换器为基础,加上比较器、逐次逼近寄存器、置数选择逻辑电路及时钟等组成。其转换原理如下。
在启动信号控制下,首先置数选择逻辑电路,给逐次逼近寄存器最高位置“1”,经D/A转换成模拟量后与输入模拟量进行比较,电压比较器给出比较结果。如果输入量大于或等于经D/A变换后输出的量,则比较器为1,否则为0,置数选择逻辑电路根据比较器输出的结果,修改逐次逼近寄存器中的内容,使其经D/A变换后的模拟量逐次逼近输入模拟量。这样经过若干次修改后的数字量,便是A/D转换结果的量。
现逼近型A/D大多采用二分搜索法,即首先取允许电压最大范围的1/2值与输入电压值进行比较,也就是首先最高为“1”,其余位为“0”。如果搜索值在此范围内,则再取范围的1/2值,即次高位置“1”。如果搜索值不在此范围内,则应以搜索值的最大允许输入电压值的另外1/2范围,即最高位为“0”,依次进行下去,每次比较将搜索范围缩小1/2,具有n位的A/D变换,经n次比较,即可得到结果。逐次逼近法变换速度较快,所以集成化的A/D芯片多采用上述方法。
由图可知,A/D转换需外部启动控制信号才能进行,分为脉冲启动和电平启动两种,使用脉冲启动的芯片有ADC0804、ADC0809、ADC1210等。使用电平启动的芯片有ADC570、ADC571、ADC572等。这一启动信号由CPU提供,当A/D转换器被启动后,通过二分搜索法经n次比较后,逐次逼近寄存器的内容才是转换好的数字量。因此,必须在A/D转换结束后才能从逐次逼近寄存器中取出数字量。为此D/A芯片专门设置了转换结束信号引脚,向CPU发转换结束信号,通知CPU读取转换后的数字量,CPU可以通过中断或查询方式检测A/D转换结束信号,并从A/D芯片的数据寄存器(即图10-9中逐次逼近寄存器)中取出数字量。

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