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A/D轉(zhuǎn)換電路圖大全(五款A/D轉(zhuǎn)換電路設計原理圖詳解)

鉅大LARGE  |  點擊量:3981次  |  2020年02月11日  

A/D轉(zhuǎn)換器工作原理

A/D轉(zhuǎn)換就是要將模擬量V(如V=5V)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量D(如D=255)。模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換的型式較多,如計數(shù)比較型、逐次逼近型、雙積分型等等。在集成電路器件中普遍采用逐次逼近型,現(xiàn)簡要介紹逐次逼近型A/D的基本工作原理。



圖為逐次逼近型的結(jié)構(gòu)圖。這種A/D轉(zhuǎn)換器是以D/A轉(zhuǎn)換器為基礎,加上比較器、逐次逼近寄存器、置數(shù)選擇邏輯電路及時鐘等組成。其轉(zhuǎn)換原理如下。


在啟動信號控制下,首先置數(shù)選擇邏輯電路,給逐次逼近寄存器最高位置1,經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換成模擬量后與輸入模擬量進行比較,電壓比較器給出比較結(jié)果。如果輸入量大于或等于經(jīng)D/A變換后輸出的量,則比較器為1,否則為0,置數(shù)選擇邏輯電路根據(jù)比較器輸出的結(jié)果,修改逐次逼近寄存器中的內(nèi)容,使其經(jīng)D/A變換后的模擬量逐次逼近輸入模擬量。這樣經(jīng)過若干次修改后的數(shù)字量,便是A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果的量。


現(xiàn)逼近型A/D大多采用二分搜索法,即首先取允許電壓最大范圍的1/2值與輸入電壓值進行比較,也就是首先最高為1,其余位為0。如果搜索值在此范圍內(nèi),則再取范圍的1/2值,即次高位置1。如果搜索值不在此范圍內(nèi),則應以搜索值的最大允許輸入電壓值的另外1/2范圍,即最高位為0,依次進行下去,每次比較將搜索范圍縮小1/2,具有n位的A/D變換,經(jīng)n次比較,即可得到結(jié)果。逐次逼近法變換速度較快,所以集成化的A/D芯片多采用上述方法。


由圖可知,A/D轉(zhuǎn)換需外部啟動控制信號才能進行,分為脈沖啟動和電平啟動兩種,使用脈沖啟動的芯片有ADC0804、ADC0809、ADC1210等。使用電平啟動的芯片有ADC570、ADC571、ADC572等。這一啟動信號由CpU提供,當A/D轉(zhuǎn)換器被啟動后,通過二分搜索法經(jīng)n次比較后,逐次逼近寄存器的內(nèi)容才是轉(zhuǎn)換好的數(shù)字量。因此,必須在A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后才能從逐次逼近寄存器中取出數(shù)字量。為此D/A芯片專門設置了轉(zhuǎn)換結(jié)束信號引腳,向CpU發(fā)轉(zhuǎn)換結(jié)束信號,通知CpU讀取轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量,CpU可以通過中斷或查詢方式檢測A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號,并從A/D芯片的數(shù)據(jù)寄存器(即圖10-9中逐次逼近寄存器)中取出數(shù)字量。


A/D轉(zhuǎn)換電路圖設計(一)

ICL7109的接口電路較強,輸出為12位二進制數(shù)。其特點是:可與TTL電路兼容;具有三態(tài)控制輸出;有通用信號控制端,可方便監(jiān)視轉(zhuǎn)換;有極性和溢出位;片內(nèi)有振蕩器,UART異步收發(fā)數(shù)據(jù)交換;可串行、并行接口;差分輸入,差分基準電壓使其具有較低噪聲和較小誤差;帶有防靜電保護功能;類似型號有TSC7109,ADC7109。模擬部分接線圖:



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