A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理
A/D轉(zhuǎn)換就是要將模擬量V（如V=5V）轉(zhuǎn)換成數(shù)字量D（如D=255）。模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換的型式較多，如計數(shù)比較型、逐次逼近型、雙積分型等等。在集成電路器件中普遍采用逐次逼近型，現(xiàn)簡要介紹逐次逼近型A/D的基本工作原理。圖為逐次逼近型的結(jié)構(gòu)圖。這種A/D轉(zhuǎn)換器是以D/A轉(zhuǎn)換器為基礎(chǔ)，加上比較器、逐次逼近寄存器、置數(shù)選擇邏輯電路及時鐘等組成。其轉(zhuǎn)換原理如下。
在啟動信號控制下，首先置數(shù)選擇邏輯電路，給逐次逼近寄存器最高位置“1”，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量后與輸入模擬量進(jìn)行比較，電壓比較器給出比較結(jié)果。如果輸入量大于或等于經(jīng)D/A變換后輸出的量，則比較器為1，否則為0，置數(shù)選擇邏輯電路根據(jù)比較器輸出的結(jié)果，修改逐次逼近寄存器中的內(nèi)容，使其經(jīng)D/A變換后的模擬量逐次逼近輸入模擬量。這樣經(jīng)過若干次修改后的數(shù)字量，便是A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的量。
現(xiàn)逼近型A/D大多采用二分搜索法，即首先取允許電壓最大范圍的1/2值與輸入電壓值進(jìn)行比較，也就是首先最高為“1”，其余位為“0”。如果搜索值在此范圍內(nèi)，則再取范圍的1/2值，即次高位置“1”。如果搜索值不在此范圍內(nèi)，則應(yīng)以搜索值的最大允許輸入電壓值的另外1/2范圍，即最高位為“0”，依次進(jìn)行下去，每次比較將搜索范圍縮小1/2，具有n位的A/D變換，經(jīng)n次比較，即可得到結(jié)果。逐次逼近法變換速度較快，所以集成化的A/D芯片多采用上述方法。
由圖可知，A/D轉(zhuǎn)換需外部啟動控制信號才能進(jìn)行，分為脈沖啟動和電平啟動兩種，使用脈沖啟動的芯片有ADC0804、ADC0809、ADC1210等。使用電平啟動的芯片有ADC570、ADC571、ADC572等。這一啟動信號由CPU提供，當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換器被啟動后，通過二分搜索法經(jīng)n次比較后，逐次逼近寄存器的內(nèi)容才是轉(zhuǎn)換好的數(shù)字量。因此，必須在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后才能從逐次逼近寄存器中取出數(shù)字量。為此D/A芯片專門設(shè)置了轉(zhuǎn)換結(jié)束信號引腳，向CPU發(fā)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，通知CPU讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量，CPU可以通過中斷或查詢方式檢測A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，并從A/D芯片的數(shù)據(jù)寄存器（即圖10-9中逐次逼近寄存器）中取出數(shù)字量。
編輯：admin 最后修改時間：2018-05-08
