AD轉(zhuǎn)換器種類-模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法-模數(shù)轉(zhuǎn)換原理
出處:煙波游徒 發(fā)布于:2008-10-21 14:55:44
下面簡要介紹常用的幾種模數(shù)轉(zhuǎn)換類型的基本原理及特點:積分型、逐次逼近型、并行比較型/串并行型、∑-Δ調(diào)制型、電容陣列逐次比較型及壓頻變換型。
轉(zhuǎn)換器種類1)積分型(如TLC7135)模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法
積分型AD模數(shù)轉(zhuǎn)換原理是將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間(脈沖寬度信號)或頻率(脈沖頻率),然后由定時器/計數(shù)器獲得數(shù)字值。其優(yōu)點是用簡單電路就能獲得高分辨率,但缺點是由于轉(zhuǎn)換依賴于積分時間,因此轉(zhuǎn)換速率極低。初期的單片AD轉(zhuǎn)換器大多采用積分型,現(xiàn)在逐次比較型已逐步成為主流。
轉(zhuǎn)換器種類2)逐次比較型(如TLC0831)模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法
逐次比較型AD由一個比較器和DA轉(zhuǎn)換器通過逐次比較邏輯構(gòu)成,從MSB開始,順序地對每一位將輸入電壓與內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器輸出進行比較,經(jīng)n次比較而輸出數(shù)字值。其電路規(guī)模屬于中等。其優(yōu)點是速度較高、功耗低,在低分辯率(<12位)時價格便宜,但高(>12位)時價格很高。
轉(zhuǎn)換器種類3)并行比較型/串并行比較型(如TLC5510)模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法
并行比較型AD采用多個比較器,僅作比較而實行轉(zhuǎn)換,又稱FLash(快速)型。轉(zhuǎn)換速率極高,n位的轉(zhuǎn)換需要2n-1個比較器,因此電路規(guī)模也極大,價格也高,只適用于視頻AD轉(zhuǎn)換器等速度特別高的領(lǐng)域。
串并行比較型AD結(jié)構(gòu)上介于并行型和逐次比較型之間,典型的是由2個n/2位的并行型AD轉(zhuǎn)換器配合DA轉(zhuǎn)換器組成,用兩次比較實行轉(zhuǎn)換,所以稱為Half flash(半快速)型。還有分成三步或多步實現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換的叫做分級(Multistep/Subrangling)型AD,而從轉(zhuǎn)換時序角度又可稱為流水線(Pipelined)型AD,現(xiàn)代的分級型AD中還加入了對多次轉(zhuǎn)換結(jié)果作數(shù)字運算而修正特性等功能。這類AD速度比逐次比較型高,電路規(guī)模比并行型小。
轉(zhuǎn)換器種類4)∑-Δ(Sigma?/FONT>delta)調(diào)制型(如AD7705)模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法
∑-Δ型AD由積分器、比較器、1位DA轉(zhuǎn)換器和數(shù)字濾波器等組成。∑-Δ型AD模數(shù)轉(zhuǎn)換原理上近似于積分型,將輸入電壓轉(zhuǎn)換成時間(脈沖寬度)信號,用數(shù)字濾波器處理后得到數(shù)字值。電路的數(shù)字部分基本上容易單片化,因此容易做到高分辨率。主要用于音頻和測量。
轉(zhuǎn)換器種類5)電容陣列逐次比較型模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法
電容陣列逐次比較型AD在內(nèi)置DA轉(zhuǎn)換器中采用電容矩陣方式,也可稱為電荷再分配型。一般的電阻陣列DA轉(zhuǎn)換器中多數(shù)電阻的值必須一致,在單芯片上生成高的電阻并不容易。如果用電容陣列取代電阻陣列,可以用低廉成本制成高單片AD轉(zhuǎn)換器。近的逐次比較型AD轉(zhuǎn)換器大多為電容陣列式的。
轉(zhuǎn)換器種類6)壓頻變換型(如AD650)模數(shù)轉(zhuǎn)換的方法
壓頻變換型(Voltage-Frequency Converter)是通過間接轉(zhuǎn)換方式實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的。壓頻變換型模數(shù)轉(zhuǎn)換原理是首先將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成頻率,然后用計數(shù)器將頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。從理論上講這種AD的分辨率幾乎可以無限增加,只要采樣的時間能夠滿足輸出頻率分辨率要求的累積脈沖個數(shù)的寬度。其優(yōu)點是分辯率高、功耗低、價格低,但是需要外部計數(shù)電路共同完成AD轉(zhuǎn)換。
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