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SAR ADC是由哪些部分组成的?SAR ADC二分搜索的工作方式

 

2023-11-02 09:42:50

晨欣小编

SAR ADC(Successive Approximation Register Analog-to-Digital Converter)是一种常见的模数转换器,常用于将连续的模拟信号转换为数字信号。SAR ADC由多个关键组件组成,包括比较器、DAC(数字模拟转换器)、逐次逼近寄存器和控制逻辑。

1. 比较器(Comparator):比较器是SAR ADC的第一要素。它负责将输入的模拟信号与DAC输出的数字信号进行比较。比较器的输出将确定DAC的输出是大于或小于输入信号,并进一步影响逐次逼近过程。

2. DAC(Digital-to-Analog Converter):DAC将逐次逼近寄存器的二进制数字输入转换为相应的模拟输出电压。DAC将根据之前的比较结果调整输出电压的数值,以尽可能接近输入信号的值。

3. 逐次逼近寄存器(Successive Approximation Register):逐次逼近寄存器是一个二进制寄存器,用于存储DAC的二进制输出。寄存器的每一位将逐位逼近输入信号的二进制表示,并根据比较器的输出来确定每一位的值。逐次逼近寄存器的位数决定了ADC的分辨率。

4. 控制逻辑(Control Logic):控制逻辑是SAR ADC的核心部分,它管理比较器、DAC和逐次逼近寄存器之间的数据传输与控制。控制逻辑将根据逼近过程的结果,选择适当的DAC输出值,并对逐次逼近寄存器进行递增或递减操作。

SAR ADC的二分搜索工作方式是通过逐次逼近寄存器和控制逻辑实现的。以下是SAR ADC二分搜索工作方式的详细步骤:

1. 初始化逐次逼近寄存器:将逐次逼近寄存器初始化为全部为0的二进制数。

2. 根据比较结果确定最高位:将逐次逼近寄存器的最高位设置为1,并将该值输入DAC产生相应模拟输出电压。

3. 比较输出:将DAC产生的模拟输出电压与输入信号进行比较,得出比较结果。

4. 更新逐次逼近寄存器:根据比较结果,更新逐次逼近寄存器的最高位。

5. 进行下一位的逼近:重复步骤2-4,逐步逼近输入信号的二进制表示,直到所有位都被逼近完毕。

6. 输出最终结果:将逐次逼近寄存器的二进制值转换为对应的十进制数值,作为ADC的输出结果。

举例如下:假设输入信号为3.5V,逐次逼近寄存器为8位。初始化逐次逼近寄存器为00000000。根据比较结果,设置最高位为1,将逐次逼近寄存器的值变为10000000,并通过DAC输出一个较高的模拟输出电压。如果DAC输出电压大于输入信号的电压,将最高位保持为1;如果DAC输出电压小于输入信号的电压,将最高位改为0。通过不断调整逐次逼近寄存器的各位,SAR ADC可以逐步逼近输入信号的二进制表示。经过多次逼近过程后,逐次逼近寄存器的二进制值将对应于输入信号的近似值。

总结一下,SAR ADC是由比较器、DAC、逐次逼近寄存器和控制逻辑组成的。以二分搜索方式工作,通过逼近寄存器和控制逻辑逐步逼近输入信号的二进制表示,从而将模拟信号转换为数字信号。通过这种方法,SAR ADC能够提供高精度和较高的转换速度,使其成为许多应用中常用的ADC类型之一。

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