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逐次逼近式A/D是比較常見的一種A/D轉(zhuǎn)換電路,轉(zhuǎn)換的時間為微秒級。
采用逐次逼近法的A/D轉(zhuǎn)換器是由一個比較器、D/A轉(zhuǎn)換器、緩沖寄存器及控制邏輯電路組成,逐次逼近式AD轉(zhuǎn)換器原理圖基本原理是從高位到低位逐位試探比較,好像用天平稱物體,從重到輕逐級增減砝碼進(jìn)行試探。逐次逼近法轉(zhuǎn)換過程是:初始化時將逐次逼近寄存器各位清零;轉(zhuǎn)換開始時,先將逐次逼近寄存器位置1,送入D/A轉(zhuǎn)換器,經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后生成的模擬量送入比較器,稱為 Vo,與送入比較器的待轉(zhuǎn)換的模擬量Vi進(jìn)行比較,若Vo<Vi,該位1被保留,否則被清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位為1,將寄存器中新的數(shù)字量送D/A轉(zhuǎn)換器,輸出的 Vo再與Vi比較,若Vo<Vi,該位1被保留,否則被清除。重復(fù)此過程,直至逼近寄存器低位。轉(zhuǎn)換結(jié)束后,將逐次逼近寄存器中的數(shù)字量送入緩沖寄存器,得到數(shù)字量的輸出。逐次逼近的操作過程是在一個控制電路的控制下進(jìn)行的。隨著電子計算技術(shù)和數(shù)字系統(tǒng)在各個領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用,就需要將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,因為只有數(shù)字量才能被計算機(jī)或數(shù)字系統(tǒng)識別。
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因為A/D轉(zhuǎn)換器的輸入是連續(xù)信號,而輸出是離散信號(數(shù)字量)。當(dāng)輸入的模擬信號變化很微小時,輸出的數(shù)字量卻不敏感,仍然保持不變。
對于8位A/D轉(zhuǎn)換器,實際滿量程電壓變5V,則其量化單位(LSB)為5/255≈0.0196v,考慮到A/D轉(zhuǎn)換時會進(jìn)行4舍5入處理,所以大量化誤差為±1/2LSB,即0.0098V或9.8mV。
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模數(shù)轉(zhuǎn)換一般要經(jīng)過采樣、量化和編碼這幾個步驟。
采樣是指用每隔一定時間的信號樣值序列來代替原來在時間上連續(xù)的信號,也就是在時間上將模擬信號離散化。
量化是用有限個幅度值近似原來連續(xù)變化的幅度值,把模擬信號的連續(xù)幅度變?yōu)橛邢迶?shù)量的有一定間隔的離散值。
編碼則是按照一定的規(guī)律,把量化后的值用二進(jìn)制數(shù)字表示,然后轉(zhuǎn)換成二值或多值的數(shù)字信號流。這樣得到的數(shù)字信號可以通過電纜、微波干線等數(shù)字線路傳輸。