逐次逼近式AD转换原理
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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转换器的工作原理:(1)逐次逼近法(2)双积分法(3)电压频率转化法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,如图所示。
逐次逼近式AD转换器原理图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。
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Vo<Vi,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Vo<Vi,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。
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。
如下图所示。
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,再把此时双积分式AD转换器原理图[1]间间隔转换成数字量,属于间接转换。
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。
Vi越大,积分器输出电压越大,反向积分时间也越长。
逐次渐近型ad转换器工作原理
逐次渐近型AD转换器是一种常见的模数转换器,能够将模拟信号转换成数字信号。
这篇文章将详细介绍逐次渐近型AD转换器的工作原理。
第一节:引言
1.1 什么是AD转换器?
1.2 逐次渐近型AD转换器的作用和应用领域
1.3 本文结构和内容概述
第二节:逐次逼近型AD转换器的基本原理
2.1 模拟信号与数字信号之间的转换
2.2 AD转换器的基本结构和组成部分
2.3 逐次逼近型AD转换器的工作原理简介
第三节:逐次逼近型AD转换器的详细工作原理
3.1 采样和保持
3.2 量化
3.3 编码和输入多路复用器
3.4 逐次逼近调整
3.5 数字输出
第四节:逐次逼近型AD转换器的性能指标与应用注意事项
4.1 分辨率和精度
4.2 采样率和带宽
4.3 噪声和动态性能
4.4 使用时需要注意的事项
第五节:现有技术和发展趋势
5.1 逐次逼近型AD转换器的发展历史
5.2 现有的逐次逼近型AD转换器技术
5.3 逐次逼近型AD转换器的未来发展趋势
第六节:结论
6.1 逐次渐近型AD转换器的工作原理总结
6.2 逐次渐近型AD转换器的应用前景展望
以上是一个大纲,可以帮助你写出3000-6000字的文章。
你需要根据这个大纲来展开每一节的内容,并给出具体的解释和示例来支持你的观点。
同时,可以参考相关的文献和资料,以增加你的文章的可信度。
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。
STC单片机AD温度转换计算一、概述STC单片机是一种常用的嵌入式微控制器,广泛应用于各种电子设备中。
其中,采集温度传感器的数据是STC单片机的常见应用之一。
本文将介绍如何利用STC单片机的AD转换功能,实现温度数据的采集和计算。
二、AD转换原理1. STC单片机内部的AD转换器是一种10位逐次逼近式AD转换器,可以将模拟信号转换为数字信号。
2. 要进行温度转换,需要先连接温度传感器到STC单片机的AD输入引脚,并将相应的引脚配置为输入模式。
3. 通过编程,设置AD转换器的工作模式、参考电压和时钟频率等参数,以确保AD转换的准确性和稳定性。
三、温度传感器的接入1. 常用的温度传感器有NTC热敏电阻、DS18B20数字温度传感器等。
这些传感器可以通过一定的电路连接到STC单片机的AD输入引脚。
2. 在连接时,需要考虑传感器的电气特性,如输入电压范围、输出信号类型等,以确保传感器与单片机的兼容性。
3. 另外,还需要考虑传感器的精度、响应时间和稳定性等性能指标,以选择合适的传感器用于温度测量。
四、温度转换计算1. 获取AD转换后的数字数据后,需要利用一定的算法将其转换为实际的温度数值。
2. 对于NTC热敏电阻传感器,可以利用斯特林公式和双参数B25/85值来计算温度。
3. 而对于DS18B20数字温度传感器,可以直接从AD转换的数字值中得到温度数据。
4. 在计算过程中需要考虑温度传感器的特性曲线、环境温度补偿等因素,以提高温度测量的准确性和可靠性。
五、温度数据的处理与显示1. 获取到温度数据后,可以进行一定的数据处理和滤波,以消除测量中的噪声和干扰。
2. 可以通过串口通信或LCD显示屏等外设,将温度数据实时显示出来,以方便用户对温度进行监测和控制。
3. 另外,还可以将温度数据存储到EEPROM或外部存储器中,以便后续的数据分析和应用。
六、实验验证1. 为了验证温度转换计算的准确性,可以进行一定的实验验证。
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)。
之后的过程都是这样,重复执行就可以了。
根据以上理论,举个例子,例如满量程应该是5V,所以,第一次DA输出2.5V,输入电压与2.5V比较,输入电压大,故而取2.5V-5V之间,即最高位保留1。
然后在新的范围内取中间电压,即3.75V,依此类推。