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AD转换器种类-模数转换的方法-模数转换原理
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更新于2023-03-03
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AD转换器种类-模数转换的方法-模数转换原理,下面简要介绍常用的几种模数转换类型的基本原理及特点:积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、∑-Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。 转换器种类1)积分型(如TLC7135)模数转换的方法 积分型AD模数转换原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率),然后由定时器/计数器获得数字值。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。初期的单片AD转换器大多采用积分型,现在逐次比较型已逐步成为主流。
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转换器种类模数转换的方法模数转换原理
下面简要介绍常用的几种模数转换类型的基本原理及特点:积分型、逐次逼近型、并
行比较型串并行型、∑ 调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。
转换器种类 )积分型(如 )模数转换的方法
积分型 模数转换原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频
率),然后由定时器计数器获得数字值。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。初期的单片 转换器大多采用积
分型,现在逐次比较型已逐步成为主流。
转换器种类 )逐次比较型(如 )模数转换的方法
逐次比较型 由一个比较器和 转换器通过逐次比较逻辑构成,从 开始,顺
序地对每一位将输入电压与内置 转换器输出进行比较,经 次比较而输出数字值。其
电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低,在低分辩率( 位)时价格便宜,但
高精度( 位)时价格很高。
转换器种类 )并行比较型串并行比较型(如 )模数转换的方法
并行比较型 采用多个比较器,仅作一次比较而实行转换,又称 (快速)型。
转换速率极高, 位的转换需要 个比较器,因此电路规模也极大,价格也高,只适用
于视频 转换器等速度特别高的领域。
串并行比较型 结构上介于并行型和逐次比较型之间,最典型的是由 个 位的
并行型 转换器配合 转换器组成,用两次比较实行转换,所以称为 (半
快速)型。还有分成三步或多步实现 转换的叫做分级( ! "#$%&!&)型
,而从转换时序角度又可称为流水线('!#"!"()型 ,现代的分级型 中还加入
了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。这类 速度比逐次比较型高,电路规
模比并行型小。
转换器种类 ))∑(!&*+,-(" )调制型(如 )模数转换的方
法
∑ 型 由积分器、比较器、 位 转换器和数字滤波器等组成。∑ 型 模数
转换原理上近似于积分型,将输入电压转换成时间(脉冲宽度)信号,用数字滤波器处理
后得到数字值。电路的数字部分基本上容易单片化,因此容易做到高分辨率。主要用于音
频和测量。
转换器种类 )电容阵列逐次比较型模数转换的方法
电容阵列逐次比较型 在内置 转换器中采用电容矩阵方式,也可称为电荷再分
配型。一般的电阻阵列 转换器中多数电阻的值必须一致,在单芯片上生成高精度的电
阻并不容易。如果用电容阵列取代电阻阵列,可以用低廉成本制成高精度单片 转换器。
最近的逐次比较型 转换器大多为电容阵列式的。
转换器种类 .)压频变换型(如 .)模数转换的方法
压频变换型(/0 &"%"1"2304"% "%)是通过间接转换方式实现模数转换
的。压频变换型模数转换原理是首先将输入的模拟信号转换成频率,然后用计数器将频率
转换成数字量。从理论上讲这种 的分辨率几乎可以无限增加,只要采样的时间能够满
足输出频率分辨率要求的累积脉冲个数的宽度。其优点是分辩率高、功耗低、价格低,但
是需要外部计数电路共同完成 转换。
18 位高精密△-∑A/D 转换器 MCP3421 及其应用
类别:电子综合 阅读:.
5
!2%02!# 公司的 ') 与其他 / 转换器相比,特点主要表现在:全差分输入;
位分辨率;精密的连续自校准功能;可选择 6、、. 或 )# 采样速率进行转换;可
工作在连续转换或单次转换模式,在单次转换后的空闲期内自动进入待机模式,极大地减小了电流
消耗;内部集成 6)/76%精度,且温度漂移仅为 ##*/℃的基准电压源;可编程增益放
大器8'9:提供 //)/ 倍增益,允许测量极小的信号并且具有很高的分辨率;内部集成振荡器
电路并提供 ; 串行接口等。
') 封装形式与结构
') 是 !2%02!# 公司△-∑A/ 转换器系列的一款 位分辨率器件,采用
,. 封装。图 为 ') 引脚分布图,各引脚的功能如表 所列。') 内部采用了
!2%02!# 专利的差分开关电容△-∑转换及数字滤波技术,专为需要高分辨率和低功耗的应用而设
计。在这种应用中,空间和低功耗是设计的首要考虑因素。') 可在 6~6/ 单电源下电
压工作,并消耗很低的电流。在 /</、单次转换、# 条件下,电流消耗仅为 =>8典型
值:。其内部功能框图略编者注。
') 的工作原理
') 为一个全差分、 位分辨率且具有自校正功能的△-∑A/ 转换器,内部内部
包括△-EA/ 转换器、可编程增益放大器8'9:、时钟振荡器和 ; 串行接口,以及 6)/ 电压
基准源 部分。') 设计简单、极易配置,允许设计工程师通过最小配置获得精确的测量结
果。
6?-∑A/ 转换器
')?-∑A/ 转换器包括一个差分开关电容△-∑调制器和一个数字滤波器。调制
器测量差分模拟输入电压8经内部 '9 放大:,并将其与内部电压基准相比较。') 内部集成
了 6)/ 电压基准。数字滤波器从调制器接收到高速数据流,经数字滤波器处理后输出一个数字
代码。') 输出的数字代码是 '9 增益、输入信号和内部电压基准的函数。在固定配置下,
输出数字代码与两个模拟输入引脚问的电压差成正比。输出代码限定在一定的数目范围内,该范围
取决于代表输出码所需的位数,同时也与采用的转换速率有关。
') 输出代码采用二进制补码的形式,最大的 位代码为 ,而最小的 位代
码为。') 输出的所有代码均右对齐,并且经过符号扩展。
6时钟振荡器
') 内部包括时钟振荡器,该时钟电路驱动△-∑调制器和数字滤波器工作。用户可
通过设置配置寄存器来选择 ') 的采样速率为 6、、. 或 )#。') 不能
采用外部调制器输入时钟。
6自校准
') 集成了自校准电路。自校准系统连续工作并不需要用户干涉。') 在每
次转换时进行失调电压和增益的自校准。这样在温度和电源电压变化时仍可提供可靠的转换结果。
6); 串行接口
') 通过 ; 串行接口与主机进行通信。') 只能作为从器件,并提供 个
可选 ; 地址。') 的 ; 接口支持标准8@$#:、快速8)@$#:和高速86)$#:三
种模式,且与 ; 总线协议完全兼容。
用户可通过 ; 接口读/写 ') 内的配置寄存器,进而改变器件的工作模式并查询
器件的工作状态。同时,; 接口也用于读取转换后的数据代码。设置配置寄存器的时序图和 位
模式下从 ') 读取转换数据的时序图略编者注。
') 的应用
') 可广泛应用于各种需要低功耗和高精度 / 转换器的系统中,例如基于热电
偶或热电阻的温度测量,压力或流量的测量等。') 在这些应用电路中连接非常简单。下面
简单介绍 ') 的应用和连接。
6与单片机的连接
') 与具有 ; 接口的单片机的连接方式非常简单。图 所示的单片机测量系统
中,') 与其他器件8AA'B,、温度传感器:等共享 ; 总线,并可以标准、快速或高速三
种模式与单片机进行通信。由于 ; 总线是一种漏极开路驱动,所以 和 线都需要上拉电
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