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发布时间:2021-11-20 07:16:53
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逐次逼近A/D转换器是A/D转换器的一种,其功能是将模拟量经过“量化”变转换成数字量。其结构主要由比较器、D/A转换器、逐次逼近寄存器和逻辑控制单元等组成。
其工作过程如下:转换启动后,控制逻辑电路首先把逐次逼近寄存器的高位(例如D7)置1、其他位置0,将其存储到逐次逼近寄存器,然后经D/A转换后得到约为满量程(例如2.5V)输出一半的反馈电压(例如1.25V)。这个预估计电压值在比较器中与输入信号进行比较。若比较器判断输入电压值比预估计电压值高,则在下一次比较前对D7修正置1或0。第二步,按对分原理,把逐次逼近寄存器的下一位(例如D6)置l,再次经D/A转换器输出与输入信号进行比较,不断重复这个过程,直到完成LSB的转换。这时逐次逼近寄存器的各位值均已确定,逐次逼近转换完成。然而,现代的A/D转换器已集成化,过程在lC内部实现,分析其工作过程、学习其原理很抽象,对初学者来说是很困难的。确切地说,A3的频带限制与输出滤波器A6的滞后及纹波***组件(在Q1的基极中)相组合,可产生显著的相位延迟。为了让初学者能深入理解,可采用实验板进行演示。
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量化前的信号幅度与量化后的信号幅度出现了不同,这一差值在重现信号时将会以噪声的形式表现出来,所以将此差值称为量化噪声。为了降低这种噪声,只要将量化时阶梯间的间隔减小就可以了。但减小量化间隔会引起阶梯数目的增加,导致数据量增大。所以量化的阶梯数也必须适当,可以根据所需的信噪比(S/N)确定。在系统设计中采用CPLD实现频率计数功能,是数字系统准确测量频率一种方法:在采样时间内同时对标准频率信号和被测频率信号计数。
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A/D 的输出精度是由基准输入和输出字长共同决定的,输出精度定义了A/D 可以进行转换的电压变化。转换精度就是A/D步长值,该值可以通过计算基准电压和转换值的比例得到。对于上面给出的使用5V 基准电压的8位A/D来说,其分辨率为19.5mV,也就是说,所有低于19.5mV 的输入电压的输出值都为0,在19.5mV~39mV 之间的输入电压的输出值为1,而在39mV~58.6mV 之间的输入电压的输出值为3,以此类推。通用阵列逻辑GAL(GenericArrayLogic)是新一代的可编程逻辑器件,是采用***的E2CMOS工艺制造的大规模集成电路,是新产品设计的理想器件。
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逐次逼近型ADC:逐次逼近型ADC是另一种直接ADC,它也产生一系列比较电压VR,但与并联比较型ADC不同,它是逐个产生比较电压,逐次与输入电压分别比较,以逐渐逼近的方式进行模数转换的。逐次逼近型ADC每次转换都要逐位比较,需要(n+1)个节拍脉冲才能完成,所以它比并联比较型ADC的转换速度慢,比双分积型ADC要快得多,属于中速ADC器件。另外位数多时,它需用的元器件比并联比较型少得多,所以它是集成ADC中,应用较广的一种。其优点是用简单电路就能获得高分辨率,但缺点是由于转换精度依赖于积分时间,因此转换速率极低。
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