逐次逼近式转换原理(终审稿)

合集下载

逐次逼近式转换器原理

Uo(s) 1 I (s) CS
所以：Uo (s) 1 Ui (s) 1 RCS
令：s
j , 则：G (
j)

1

1 j

其中：b＝
1 RC
b
滤波电路接运算放大器同相输入端：
频率特性：G(
j)

1

A j

其中，A 1 RF R1
b
滤波电路接运算放大器反相输入端：
频率特性：G(
• 根据允许信号无畸变通过的频带，分为：低通、高通、带通、带阻
1、低通滤波器★
• 容许低频信号通过, 但减弱(或减少)频率高于截止频率的信号的通过。
输入：U
i
(t)

Ri(t)

1 C
t
tdt
0
输出：U o
(t)

1 C
t
tdt
0
拉斯变换：Ui (s)

RI(s)
1 CS
I (s)
霍尔元件的组成：由霍尔片、四根引线和壳体组成，如下图示。
二、霍尔式电流传感器
• 是把电流转换为电压的传感器，电流环路对电流的检测要求很高：
• 1.要求转换后的电压与主电路隔离，强电、弱电分开
• 2. 把电枢的电流线性的转换成电压信号。 • 具体检测为：
3、霍尔传感器的应用
1）测位移
电磁特性
A/D转换器的选择要点
1.A/D转换位数 2.转换速度 3.环境条件 4.接口
1.A/D转换位数m
L1

20lg
VI ,max VI ,min
m L1 6
10 2 m1

逐次逼近式ad转换器工作原理

逐次逼近式ad转换器工作原理
逐次逼近式AD转换器是一种广泛应用于模拟信号数字化处理方
面的技术，它可以将模拟信号转换成数字信号，从而实现信号的处理
和传输。

该转换器的基本原理是利用逐次逼近的方法来得到一个近似于模
拟信号的数字信号。

它通过一个DAC（数字模拟转换器）来生成一系列的数字信号，这些信号是由多个比特位组成的。

然后，这些数字信号
经过一个比较器以及一个计数器等模块进行处理，从而生成一个近似
于模拟信号的数字信号输出。

在实际的应用中，逐次逼近式AD转换器有多种不同的类型，其
中比较经典的是基于逐次逼近寄存器（SAR）的AD转换器。

这种转换
器的工作过程如下：首先将DAC输出的数字信号与输入的模拟信号进
行比较，以确定是否需要进一步逼近；然后，将DAC的比特位依次调整，通过不断逼近来得到一个越来越接近于模拟信号的数字信号输出；最后，在逼近过程中，可以使用快速算法来加速处理速度。

总之，逐次逼近式AD转换器是一种常见的数字化信号处理技术，它通过DAC和比较器等模块，结合快速算法，可以将模拟信号转换成
数字信号，实现信号的采集、处理和传输等功能，具有广泛的应用前景。

逐次逼近型模数转换器基本原理

逐次逼近型模数转换器基本原理逐次逼近型模数转换器一般由顺序脉冲发生器、逐次逼近寄存器、数模转换器和电压比较器等几部分组成，其原理框图如图11-3所示。

图11-3 逐次逼近型模数转换器的原理框图转换开始前先将所有寄存器清零。

开始转换以后，时钟脉冲首先将寄存器最高位置成1，使输出数字为100…0。

这个数码被数模转换器转换成相应的模拟电压，送到比较器中与进行比较。

若＞，说明数字过大了，故将最高位的1清除；若＜，说明数字还不够大，应将最高位的1保留。

然后，再按同样的方式将次高位置成1，并且经过比较以后确定这个1是否应该保留。

这样逐位比较下去，一直到最低位为止。

比较完毕后，寄存器中的状态就是所要求的数字量输出。

可见逐次逼近转换过程与用天平称量一个未知质量的物体时的操作过程一样，只不过使用的砝码质量一个比一个小一半。

能实现图11-3所示方案的电路很多。

图11-4所示电路是其中的一种，这是一个四位逐次逼近型模数转换器。

图中四个JK触发器～组成四位逐次逼近寄存器；5个D触发器～接成环形移位寄存器(又称为顺序脉冲发生器)，它们和门～一起构成控制逻辑电路。

图11-4 四位逐次逼近型模数转换器现分析电路的转换过程。

为了分析方便，设D/A转换器的参考电压为=+8 V，输入的模拟电压为=4.52 V。

转换开始前，先将逐次逼近寄存器的四个触发器～清零，并把环形计数器的状态置为00001。

第1个时钟脉冲C的上升沿到来时，环形计数器右移一位，其状态变为10000。

由于，均为0，于是触发器被置1，和被置0。

所以，这时加到D/A转换器输入端的代码为1000，D/A转换器的输出电压为和在比较器中比较，由于＜，所以比较器的输出电压为。

第2个时钟脉冲C的上升沿到来时，环形计数器又右移一位，其状态变为01000。

这时由于，，均为0，于是触发器的1保留。

与此同时，的高电平将触发器置1。

所以，这时加到D/A转换器输入端的代码为1100，D/A转换器的输出电压为和在比较器中比较，由于＞，所以比较器的输出电压为。

结果表示逐次逼近型AD转换器原理框图

上页
下页
返回
第 7章
*7.3 模拟开关和采样-保持电路
7.3.1 模拟开关 7.3.2 采样-保持（S/H）电路
上页
下页
返回
第 7章
7.3.1 模拟开关
模拟开关用于传输模拟信号，它主要由控制电路和开关电路两部分组成。构成方式：双极型晶体管电路 MOS场效应晶体管
主要介绍由CMOS传输门构成的模拟开关和集成多路模拟开关。
拍时钟脉脉冲冲发生器
C
C0 C1 C2 C3
0 • C3 • C 0
2
•
• •
• •
SD J
K RD
Q1 C
1 0
•
比较器
+ +
C1
0 •
•
SD J
C0 0
K RD
Q2 C
•
•
SD J
K RD
Q3 • C
四 1 0 位 D/A 1 0 转换 1 器
U0
U+ 0 1
1
U+ 0 1
Ui=5.52V J K
+ A2 + UO2
UREF
D9 D8 D7 D0
15 4 5 6
+15V
14 16
DZ
_ +
C
R2 20k R1
CC7520
3
1
2
A1 +
UO1
பைடு நூலகம்……
13
U01
上页
下页
返回
第 7章
7.2 模/数(A/D)转换器
概述 7.2.1 逐次逼近型A/D转换器
*7.2.2 双积分型A/D转换器

逐次逼近式AD转换原理

逐次逼近式AD转换原理逐次逼近式AD转换原理是一种常见的模拟信号转换为数字信号的方法，被广泛应用于数字信号处理、通信、仪器仪表和控制系统等领域。

该方法通过将模拟信号与一系列逐步增加或递减的参考电压进行比较，最终输出与模拟信号相对应的数字码。

下面将详细介绍逐次逼近式AD转换原理。

首先，模拟信号经过输入电路进入比较器。

比较器将模拟信号与DAC 输出的数字信号进行比较，判断两者的大小关系。

如果模拟信号大于DAC 输出的数字信号，则比较器输出高电平，否则输出低电平。

接下来，将比较器输出的电平信号进入一组逻辑电路，该逻辑电路根据比较器输出的高低电平信号，控制DAC输出电压的大小。

此时，DAC的输出电压与参考电压比较接近，但还不完全相等。

然后，将DAC输出的数字信号转换为模拟信号，通过反馈回路与模拟信号进行比较。

如果DAC输出的数字信号过小，则逻辑电路增加DAC的输入。

反之，如果DAC输出的数字信号过大，则逻辑电路减小DAC的输入。

通过逐步调整，DAC的输出电压逐渐逼近模拟信号大小。

最后，当DAC输出的数字信号与模拟信号足够接近时，逻辑电路停止对DAC输入的调整，DAC的输出被强制锁定。

此时，输出寄存器将DAC输出的数字码存储，即完成了模拟信号到数字信号的转换。

逐次逼近式AD转换器的工作原理是通过多次逼近逼近模拟信号的大小，以获取更高的转换精度。

其中，逼近的过程是通过比较器和逻辑电路的协同工作来实现的。

比较器用于比较模拟信号与DAC输出的数字信号的大小，并反馈给逻辑电路。

逻辑电路则根据比较器输出的高低电平信号，调整DAC的输入以逼近模拟信号。

然而，逐次逼近式AD转换器也存在一些缺点。

首先，由于需要多次逼近，转换速率相对较慢。

其次，由于逼近过程依赖于模拟信号的性质，因此对于非线性或非稳定信号，该转换器的精度可能受到影响。

此外，逐次逼近式AD转换器的精度也受限于比较器和DAC的性能。

总结起来，逐次逼近式AD转换原理是一种将模拟信号转换为数字信号的常见方法，通过比较器和逻辑电路的协同工作，逐步逼近模拟信号的大小，以获取更高的转换精度。

高速混合结构逐次逼近型模数转换器

高速混合结构逐次逼近型模数转换器高速混合结构逐次逼近型模数转换器摘要：本文介绍了一种高速混合结构逐次逼近型模数转换器。

模数转换器是一种关键的电子器件，用于将模拟信号转换为数字信号。

逐次逼近型模数转换器具有高转换速度和低功耗的优点，被广泛应用于通信、图像处理和音频处理等领域。

然而，传统的逐次逼近型模数转换器存在速度慢和精度损失等问题。

为了解决这些问题，本文提出了一种高速混合结构逐次逼近型模数转换器，该结构能够在保持高转换速度的同时提高转换精度。

实验结果表明，该模数转换器具有优异的性能，适用于高速信号处理系统。

1. 引言随着科技的发展，数字信号处理在通信、图像处理和音频处理等领域发挥着越来越重要的作用。

而模数转换器作为模拟信号转换为数字信号的关键设备，其性能对整个系统的性能有很大影响。

逐次逼近型模数转换器是目前应用最广泛的模数转换器之一。

它通过逐步逼近的方式将模拟信号转换为数字信号。

以二进制逐次逼近型模数转换器为例，它将模拟信号与阈值进行比较，并根据比较结果确定二进制位的值。

逐次逼近型模数转换器具有转换速度快、精度高和功耗低的优点。

然而，传统的逐次逼近型模数转换器在高速处理信号时存在一些问题。

首先，由于逐步逼近的方式，转换速度受到限制。

其次，由于多级比较器的使用，转换精度可能会有损失。

因此，如何提高逐次逼近型模数转换器的转换速度和精度成为一个挑战。

2. 高速混合结构逐次逼近型模数转换器的设计为了解决传统逐次逼近型模数转换器的问题，本文提出了一种高速混合结构逐次逼近型模数转换器。

该转换器结合了逐次逼近型模数转换器和并行处理的思想，旨在提高转换速度和转换精度。

2.1 结构设计高速混合结构逐次逼近型模数转换器的结构如图1所示。

它包括输入模块、比较器模块、控制单元和数字输出模块。

输入模块用于接收模拟信号并进行预处理。

比较器模块由多个比较器组成，每个比较器用于比较输入信号与阈值之间的关系。

控制单元根据比较结果决定逐次逼近的次数以及比较器的输入信号。

图4.21逐次逼近式AD转换器原理框图

A/D转换器A/D转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。

模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。

但在A/D转换前，输入到A/D 转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。

A/D转换后，输出数字信号可以有8位、10位、12位和16位等。

AD转换器的工作原理主要介绍3种：逐次逼近法双积分法电压频率转化法1 逐次逼近法：逐次逼近式A/D是比较常见的一种A/D转换电路，转换的时间为微秒级。

采用逐次逼近法的A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电路组成，如图4.21所示。

基本原理是从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减砝码进行试探。

图4.21 逐次逼近式A/D转换器原理框图逐次逼近式A/D转换器原理框图逐次逼近法转换过程是：初始化时将逐次逼近寄存器各位清零；转换开始时，先将逐次逼近寄存器最高位置1，送入D/A转换器，经D/A转换后生成的模拟量送入比较器，称为Ｖo，与送入比较器的待转换的模拟量Ｖi进行比较，若Ｖ，该位1被保留，否则被清除。

然后再置逐次逼近寄存器次高位为1，将寄存器中新的数字量送D/A转换器，输出的Ｖo再与Ｖi比较，若ＶoＶi，该位1被保留，否则被清除。

重复此过程，直至逼近寄存器最低位。

转换结束后，将逐次逼近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器，得到数字量的输出。

逐次逼近的操作过程是在一个控制电路的控制下进行的。

2双积分法：采用双积分法的A/D转换器由电子开关、积分器、比较器和控制逻辑等部件组成。

如图4.22所示。

基本原理是将输入电压变换成与其平均值成正比的时间间隔，再把此时间间隔转换成数字量，属于间接转换。

图4.22 双积分式A/D转换的原理框图双积分法A/D转换的过程是：先将开关接通待转换的模拟量Ｖi，Ｖi采样输入到积分器，积分器从零开始进行固定时间Ｔ的正向积分，时间Ｔ到后，开关再接通与Ｖi极性相反的基准电压ＶＲＥF，将ＶＲＥF输入到积分器，进行反向积分，直到输出为0V时停止积分。

逐次逼近式ad转换原理

一、逐次逼近式AD转换器与计数式A/D转换类似，只是数字量由“逐次逼近寄存器SAR”产生。

SAR使用“对分搜索法”产生数字量，以8位数字量为例，SAR首先产生8位数字量的一半，即10000000B,试探模拟量Vi的大小，若Vo>Vi，清除最高位，若Vo<Vi,保留最高位。

在最高位确定后，SAR又以对分搜索法确定次高位，即以低7位的一半y1000000B(y为已确定位) 试探模拟量Vi的大小。

在bit6确定后，SAR以对分搜索法确定bit5位，即以低6位的一半yy100000B(y为已确定位) 试探模拟量的大小。

重复这一过程，直到最低位bit0被确定，转换结束。

转换过程：(1)首先发出“启动信号”信号S。

当S由高变低时，“逐次逼近寄存器SAR”清0，DAC输出Vo=0，“比较器”输出1。

当S变为高电平时，“控制电路”使SAR开始工作。

(２)SAR首先产生8位数字量的一半，即10000000B,试探模拟量的Vi大小，若Vo>Vi，“控制电路”清除最高位，若Vo<Vi,保留最高位。

(３)在最高位确定后，SAR又以对分搜索法确定次高位，即以低7位的一半y1000000B(y 为已确定位) 试探模拟量Vi的大小。

在bit6确定后，SAR以对分搜索法确定bit5位，即以低6位的一半yy100000B(y为已确定位) 试探模拟量Vi的大小。

重复这一过程，直到最低位bit0被确定。

(4)在最低位bit0确定后，转换结束，“控制电路”发出“转换结束”信号EOC。

该信号的下降沿把SAR的输出锁存在“缓冲寄存器”里，从而得到数字量输出。

从转换过程可以看出：启动信号为负脉冲有效。

转换结束信号为低电平。

我觉得，这有点像数学中的二分法，如给一个数a，先用8'b1000000（设为b）与a相比较，如果a大于b，则保留最高位1，即原来的范围变成了0-7'b1111111（第8位已确认）。

第6章逐次逼近法

赣南师范学院数学与计算机科学学院
• 迭代矩阵记
A D L U
0 a11 D 0 ann
0 0 a21 0 L 0 a ann 1 0 n1
a1n 0 a12 0 U 0 an 1n 0 0
赣南师范学院数学与计算机科学学院
( k 1) x1 x ( k 1) 2 ( k 1) xn
格式很简单：
1 (k ) (k ) (a12 x2 a1n xn b1 ) a11 1 (k ) (k ) (k ) (a21 x1 a23 x3 a1n xn b2 ) a22 1 (k ) (k ) (an1 x1 an n 1 xn 1 bn ) ann
赣南师范学院数学与计算机科学学院
2 1 1 A 1 1 1 1 1 2
1、Jacobi迭代
0 1/ 2 1/ 2 B D 1 ( L U ) 1 0 1 1/ 2 1/ 2 0
特征值为
5 I B 0 4
Ps ( )
，则
Ps ( ) I G I ( D L) 1U ( D L) 1 ( D L) U
A D L U 为对角占优阵，则 1 时 ( D L) U (D L) U 0 即 Ps ( ) 0
证明：
G D1 ( L U ) aij G max 1 aij aii i j i aii j i aij G 1 max 1 i i j aii
② A为列对角占优阵，则AT为行对角占优阵，有

12位逐次逼近A-D转换器的研究与应用

12位逐次逼近A/D转换器的研究与应用摘要：介绍了12位模/数转换器AD1674的结构，着重分析了它的转换原理及工作模式以及在瑞萨微控制器系统中的应用。

关键词：逐次逼近；A/D转换器；微控制器随着数字电子技术的迅速发展，各种数字设备，特别是各类MCU电子产品的应用日益广泛，已经渗透到人们生活的各个领域之中。

各种微控制器在应用于生活和生产的过程中，往往需要进行A/D和D/A转换，处理模拟信号和数字信号，而且所要处理的变量往往是连续变化的物理量，如温度、电压、速度等，这些非电子信号的模拟量要经过传感器变成电压或者电流信号，再转换成数字量，然后经计算机进行处理后直观地显示给人们。

因此，模/数转换的过程是人们获取有效信息的一个重要环节。

模拟信号转换成数字信号的过程被称为模/数转换[1]，简称A/D（Analog to Digital）转换；完成模/数转换的电路被称为A/D转换器，简称ADC（Analog to Digital Converter）。

模拟信号由传感器转换为电信号，经放大器放大送入A/D转换器转换为数字量，由数字电路进行处理。

对模数转换过程的研究有助于更好地掌握这一技术，并将其应用到更为广泛的生活和生产领域中去。

1 AD1674概述及性能介绍AD1674[2]是美国ADI公司推出的一种完整的12位并行模/数转换单片集成电路芯片。

该芯片带有内部采样保持的完全12位逐次逼近寄存器（SAR），采样频率为100 kHz；最大转换时间为10 μs，具有+1/2 LSB的积分非线性（INL）以及12位无漏码的差分非线性（DNL），功耗较低，仅为385 mW；内部自带采样保持放大器（SHA）、10 V基准电压源、时钟源以及可与微处理器总线直接接口的暂存/三态输出缓冲器，输出可与8 bit或12 bit微处理器接口连接。

与原有的系列相比，AD1674的内部结构更加紧凑，集成度更高，应用电路变得简单，工作性能更可靠，尤其是高低温的稳定性表现最佳，而且可以使设计板面积大大减小，因而可降低成本并提高系统的可靠性，非常适用于通信、图像处理和医疗等高新技术设备的电路设计。

逐次逼近原理构成数据采集系统

逐次逼近原理构成数据采集系统电力系统中的电量信号都是在时间和数值上连续变化的信号，因此，都属于模拟信号。

而微机继电爱护装置是对数字信号进行处理，故必需把模拟信号转变为计算机能够处理的数字信号。

数字信号是在时间上离散、在数值上量化的一种信号。

模拟信号→数字信号，需要对模拟信号进行预处理。

包括信号幅度的变换、利用模拟低通滤波器滤除信号中频率大于采样频率一半的信号、采样保持等环节。

经过预处理的信号才能输入到A/D转换芯片，进行模拟信号到数字信号的变换。

框图（组成）：电压形成回路、模拟滤波器ALF、采样保持器S/H、多路开关MPX、A/D转换。

图1 逐次靠近原理构成数据采集系统组成框图一、电压形成回路1. 信号来源：微机爱护与传统爱护一样，它的输入信号来自被爱护线路或设备的电流互感器、电压互感器的二次侧。

2. 使用前提：互感器的二次侧的电流或电压一般数值较大，变化范围也较大，不适应模数转换器的工作要求，需要使用各种中间变换器来实现变换。

3. 中间变换器：:电流变换器Tam；电压变换器TVm；电抗变换器TXm。

4. 输入变换及电压形成回路的原理：将电流互感器TA、电压互感器TV的二次电流、电压输出转化为计算机能识别的弱电信号，一般输出信号为±5V或± 10V，详细由A/D芯片打算。

电流变换：一般采纳电流变换器并在其二次侧并电阻以取得所需电压，转变电阻值可以转变输出范围的大小；也可以采纳电抗变换器。

◆电流变换采纳电抗变换器的优缺点：优点：由于铁芯带气隙而不易饱和，线性范围大，且有移相作用；缺点：会抑制直流重量，放大高频重量。

◆电流变换采纳电流变换器的优缺点：优点：只要铁芯不饱和，其二次电流及并联电阻上电压的波形基本保持与一次电流波形相同且同相，即它的变换可使原信息不失真；缺点：在非周期重量的作用下简单饱和，线性度较差，动态范围小。

补充说明：电压形成回路除了电量变换作用外，还起着屏蔽和隔离作用，使得微机电路在电气上与强电部分隔离，从而阻挡来自强电系统的干扰。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

逐次逼近式转换原理公司内部档案编码：[OPPTR-OPPT28-OPPTL98-OPPNN08]
一、逐次逼近式AD转换器与计数式A/D转换类似，只是数字量由“逐次逼近寄存器SAR”产生。

SAR使用“对分搜索法”产生数字量，以8位数字量为例，SAR首先产生8位数字量的一半，即B,试探模拟量Vi的大小，若Vo>Vi，清除最高位，若Vo<Vi,保留最高位。