逐次逼近寄存器型ADC设计报告

目录引言 (1)1 ADC0809的逻辑结构 (1)1.1 ADC0809引脚结构 (1)1.2 ADC0809的主要性能指标 (3)1.3 ADC0809的内部逻辑结构 (3)1.4 ADC0809的时序 (4)2 ADC0809与MCS-51单片机的接口电路 (5)2.1 0809与51单片机的第一种连接方式 (7)2.2 0809与51单片机的第二种连接方式 (9)2.3 0809与51单片机的第三种连接方式 (10)3 ADC0809与单片机制作的数字电压表 (11)总结 (16)参考文献 (16)英文翻译 (17)ADC0809芯片的原理及应用摘要：ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器，是目前应用比较广泛、典型的A/D转换芯片之一。

本文主要介绍ADC0809芯片的内部逻辑结构、引脚分布，并详细阐述了其工作原理。

在此基础上设计了两种相关应用电路——ADC0809与单片机的接口电路及数字电压表，并对这两种应用电路的可行性进行了讨论。

通过对ADC0809应用电路的探究，能更全面的提高对应用系统的分析、设计能力，对实践具有重要的指导意义。

关键词：ADC0809；模数转换；单片机引言A/D转换器是模拟信号源与计算机或其它数字系统之间联系的桥梁，它的任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便计算机等数字系统进行处理、存储、控制和显示。

在工业控制和数据采集及许多其它领域中，A/D转换器是不可缺少的重要组成部分，它的应用已经相当普遍。

目前用软件的方法虽然可以实现高精度的A/D转换，但占用CPU时间长，限制了应用。

8位A/D转换器ADC0809作为典型的A/D转换芯片，具有转换速度快、价格低廉及与微型计算机接口简便等一系列优点，目前在8位单片机系统中得到了广泛的应用。

1 ADC0809的逻辑结构ADC0809是带有8位A/D转换器、8路模拟开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。

它是逐次逼近式A/D转换器，是目前应用比较广泛的A/D转换芯片之一，主要适用于对精度和采样速率要求不高的场合或一般的工业控制领域，可以和单片机直接相连。

设计SARADC驱动电路第一部分ADC工作原理详解
SAR ADC（Successive Approximation Register 成功逼近寄存器）是一种常用的数字电路，它可以将模拟信号转换为数字信号。

借助于它，可以实现模拟-数字的转换，并且可以同时采集多个模拟信号。

SAR ADC 会根据以上信号的不同来决定其最终的输出，其最终输出是基于输入模拟信号的比较来决定的。

一个SARADC一般由一个模拟前端，一个成功逼近寄存器和一个比较器构成。

模拟前端的功能是将输入模拟信号转换为一个标准的参考值，例如一个标准的电压参考值。

成功逼近寄存器会将这个标准参考值分解成一系列二进制位，从而估计出输入信号的数字输出。

最后，比较器会将这个数字结果与输入模拟信号进行比较，以确定最终的输出结果。

SARADC具有较高的抗干扰能力，转换精度也比较高，因此它被广泛应用于通信、测量、检测等领域中。

接下来，让我们来具体看一下SARADC的工作原理。

一个SARADC的工作原理如下：
1.首先，输入模拟信号被一个模拟前端转换为一个标准的参考值，例如一个标准的电压参考值。

2.然后，这个参考值被一个成功逼近寄存器分解成一系列二进制位，并估计出输入信号的数字输出。

3.最后，比较器会将这个数字结果与输入模拟信号进行比较，以确定最终的输出结果。

面对心率采集的SAR ADC的研究与设计摘要：设计并实现了一个用于植入式心电监测的1 1位低功耗逐次逼近型模数转换器(SAR ADC) o 针对低功耗的应用需求，提出了一种低功耗的电容阵列和开关策略，在保证比拟精度的根底上实现了更低的能量消耗。

关键词：逐次遥近型ADC 电容阵列开关策略面对心率采集的SAR ADC的研究与设计 (1)一、背景和意义背景和意义 (2)二、方案概述2. 1常见SAR ADC实现方式 (3)2.2 SAR ADC工作原理及结构 (4)电压定标型SAR ADC (5)电流定标型SAR ADC (6)电荷定标型SAR ADC (6)2.3 SAR ADC的电容阵列和开关策略 (7)2.3.1 Vcm-based 电容阵歹！］ (7)2.3.2 TRI-LEVEL 电容阵列 (8)2.2.4 ENERGY BACK 电容阵歹！］ (8)2.3.4 HYBRID 电容阵列 (8)2.3.5 SUB-MERGING DAC 电容阵列 (9)其它局部电路的低功耗设计 (9)彳找耗的电压比拟器 (9)彳W 耗的数字逻辑控制电路 ................................................ 10 存放器阵列 ............................................................... 11 带译码器的开关控制电路 (11)三、模型的搭建验证和功耗的计算验证3.1 SAR ADC 模型的搭建与验证 ............................................. 12 整体结构 ................................................................. 12 搭建过程 ................................................................. 12 子模块原理与作用 ......................................................... 13 仿真结果3.2.1 Vcm-based 电容阵列功耗计算 (18)3.2.2 TRI LEVEL 电容阵列功耗计算 (19)四、 工程完成情况工程完成情况 (20)五、 研究中的困难研究工作中的缺乏和困难 (21)六、 主要成绩和收获主要成绩和收获 (21)一、背景和意义15 低功耗SAR ADC 电容阵列功耗的计算17随着无线传感网技术的快速开展和人们生活水平的日益提高，人们的健康意识不断增强，越来越关注对自身健康状况方便而有效的监测。

高速adc采集电路设计高速ADC（模数转换器）采集电路的设计涉及到多个关键组件和参数，这些都需要仔细考虑和优化以确保性能。

以下是一个简化的高速ADC采集电路设计流程：1.选择ADC类型:根据需要，选择适合的高速ADC，例如并行ADC、逐次逼近寄存器（SAR）ADC、流水线ADC等。

每种类型都有其特性和应用场景。

2.确定规格:确定ADC的规格，包括分辨率（位数）、转换速率、输入范围、功耗等。

这些参数将影响电路设计。

3.设计参考电压和基准电路:ADC需要一个稳定的参考电压。

设计一个低噪声、低失真、低抖动的参考电压和基准电路。

4.输入电路设计:根据ADC的输入要求，设计适当的输入电路。

这可能包括缓冲器、去耦电容、抗混叠滤波器等。

5.时钟分配:为ADC提供稳定的时钟信号，并确保时钟网络的分布是低噪声和低抖动的。

6.电源和地平面:设计适当的电源和地平面，以确保ADC的稳定运行和低噪声性能。

7.数字接口:如果ADC有数字输出，设计适当的数字接口。

这可能包括数据总线、地址总线、控制总线等。

8.噪声和电磁兼容性(EMC)考虑:在高速ADC中，噪声和EMC问题可能更为突出。

进行电磁仿真，并采取措施减少辐射和传导干扰。

9.版图和布局考虑:在绘制版图和布局时，考虑信号路径、电源和地平面、去耦电容的最佳放置等。

10.测试和验证:在实际制造之前，使用仿真工具验证设计的正确性。

制造样品进行测试，以确保满足规格和性能要求。

11.优化和迭代:根据测试结果，对设计进行必要的调整和优化。

这可能包括更改元件值、优化布局、改进去耦策略等。

12.文档和归档:整理所有设计文档，以便于未来的维护和修改。

请注意，高速ADC采集电路设计是一个复杂的过程，需要深入的电子工程知识以及对模拟和数字电路设计的理解。

建议在进行此类设计时咨询或雇佣有经验的电子工程师或专家。

sar adc工作原理
SAR ADC（Successive Approximation Register ADC）是一种逐次逼近寄存器ADC，它是一种较为常见的模数转换器（ADC）。

它的工作原理基于比较器和译码器，通过逐次逼近的方法将输入模拟信号转换为数字信号。

下面是SAR ADC的工作原理：
1. 采样与保持：输入的模拟信号首先被采样成一个保持信号，以便后续处理。

采样过程通常由采样电容完成。

2. 参考电压生成：参考电压由一个内部电压源生成，它与输入保持信号的电压范围相同。

3. 比较器：参考电压与保持信号进行比较，比较器输出一个二进制码，表示输入信号的大小是否大于或小于参考电压。

4. 逐次逼近：SAR ADC 中的逐次逼近是指通过多次比较来逐步逼近输入信号的真实值。

在第一次比较后，如果输出二进制码为 1，则表示输入信号大于参考电压，反之则表示输入信号小于参考电压。

在第二次比较时，将根据第一次比较的结果调整参考电压，直到最终得到输入信号的真实值。

这个过程可以使用二进制搜索算法来实现。

5. 数字输出：在逐次逼近过程中，得到的二进制码代表了输入信号的数字输出。

这个数字输出可以被微处理器或其他数字电路所处理。

总的来说，SAR ADC 的工作原理是通过逐次逼近的方法将输入模拟信号转换为数字信号。

它的主要优点是简单、可靠，且价格相对较低，因此在一些需要对模拟信号进行数字化处理的场合得到了广泛应用。

DAC和ADC的实现⽅法DAC
DAC的作⽤是将数字信号转换为与之相对应的电平(幅值)的模拟信号。

DAC实现⽅法：
1、 T型电阻⽹络⽅式：由T型电阻⽹络和反相运算器构成。

2、倒T型电阻⽹络⽅式
T型电阻⽹络：
ADC
ADC的主要⼯作⽅式为：
1、逐次逼近型模数转换
2、积分式ADC转换
逐次逼近型AD转换模块分析：
在逐次逼近型模数转换中，逐次逼近寄存器将最⾼位置⼀，其他位置0，即1000_0000，经过DAC转换后，输出模拟电压，然后与输⼊模拟电压进⾏⽐较，若ui<uo，即外部输⼊电压⼩于DAC输出电压，说明转换后模拟电压太⼤，故应将最⾼位的1去除，若ui>uo，即外部输⼊电压⼤于DAC转换结果，则表⽰转换后的模拟电压还不够⼤，应将最⾼位1保留，即电压⽐较器输出0，返回给逐次逼近寄存器进⾏有效位保留，如此⼀直循环直⾄合适的逻辑电平序列。

多种ADC的分析比较A/D转换技术现在的软件无线电、数字图像采集都需要有高速的A/D采样保证有效性和精度，一般的测控系统也希望在精度上有所突破，人类数字化的浪潮推动了A/D转换器不断变革，而A/D转换器是人类实现数字化的先锋。

逐次逼近型、积分型、压频变换型等，主要应用于中速或较低速、中等精度的数据采集和智能仪器中。

分级型和流水线型ADC 主要应用于高速情况下的瞬态信号处理、快速波形存储与记录、高速数据采集、视频信号量化及高速数字通讯技术等领域。

此外，采用脉动型和折叠型等结构的高速ADC，可应用于广播卫星中的基带解调等方面。

∑-Δ型ADC主应用于高精度数据采集特别是数字音响系统、多媒体、地震勘探仪器、声纳等电子测量领域。

下面对各种类型的ADC 作简要介绍。

1.逐次逼近型ADC逐次逼近型ADC应用非常广泛的模/数转换方法，它包括1个比较器、1个数模转换器、1个逐次逼近寄存器(SAR)和1个逻辑控制单元。

它是将采样输入信号与已知电压不断进行比较，1个时钟周期完成1位转换，N位转换需要N个时钟周期，转换完成，输出二进制数。

这一类型ADC的分辨率和采样速率是相互矛盾的，分辨率低时采样速率较高，要提高分辨率，采样速率就会受到限制。

优点：分辨率低于12位时，价格较低，采样速率可达1MSPS;与其它ADC相比，功耗相当低。

缺点：在高于14位分辨率情况下，价格较高;传感器产生的信号在进行模/数转换之前需要进行调理，包括增益级和滤波，这样会明显增加成本。

2.积分型ADC积分型ADC又称为双斜率或多斜率ADC，它的应用也比较广泛。

它由1个带有输入切换开关的模拟积分器、1个比较器和1个计数单元构成，通过两次积分将输入的模拟电压转换成与其平均值成正比的时间间隔。

与此同时，在此时间间隔内利用计数器对时钟脉冲进行计数，从而实现A/D转换。

积分型ADC两次积分的时间都是利用同一个时钟发生器和计数器来确定，因此所得到的D表达式与时钟频率无关，其转换精度只取决于参考电压VR。

sar adc 原理SAR ADC原理简介SAR ADC(Successive Approximation Register Analog-to-Digital Converter)是一种常用的模数转换器，广泛应用于各种电子设备中。

它的工作原理基于逐次逼近，通过将输入信号与一系列数字比较器进行比较，逐步生成数字输出。

SAR ADC的基本结构包括比较器，逐次逼近寄存器(SAR)和数字电路。

比较器是SAR ADC的核心部件，用于将输入信号与参考电压进行比较。

逐次逼近寄存器(SAR)则是用于逐步逼近生成数字输出的关键部分。

数字电路用于控制SAR ADC的工作流程。

SAR ADC的工作流程如下：1. 首先，将待转换的模拟信号与参考电压进行比较。

比较器将输出一个比较结果，表示输入信号与参考电压的大小关系。

2. 根据比较结果，SAR将根据比较器的输出来更新逐次逼近寄存器(SAR)中的比特位。

逐次逼近寄存器(SAR)是一个n位的二进制寄存器，用于存储逐步逼近过程中的比特位。

3. 在逼近过程中，SAR ADC会根据比较器的输出结果逐步调整逐次逼近寄存器(SAR)中的比特位。

具体来说，它会从最高有效位(MSB)开始，逐个比特地进行逼近，直到逼近到最低有效位(LSB)。

4. 在每次逼近过程中，SAR ADC会将逐次逼近寄存器(SAR)中的比特位与参考电压进行比较，并根据比较结果来调整下一个比特位的值。

这个过程会一直进行，直到逼近到最低有效位(LSB)。

5. 最后，当逼近过程完成后，SAR ADC会将逐次逼近寄存器(SAR)中的比特位的值输出为数字信号。

这个数字信号就是SAR ADC的输出结果。

SAR ADC具有以下几个特点：1. 高精度：由于SAR ADC采用逐次逼近的方式进行转换，可以实现高精度的模拟到数字转换。

逐步逼近的过程可以逐渐减小误差，从而提高转换精度。

2. 快速转换速度：SAR ADC的转换速度比较快，适用于对转换速度要求较高的应用场景。

ADC的分类特性和参数选择尽管A/D转换器的种类很多，但目前广泛应用的主要有：逐次逼近式A/D转换器、双积分式A/D转换器、V/F变换式A/D转换器，新型的Σ-Δ型A/D转换器。

逐次逼近寄存器型(SAR)模拟数字转换器(ADC)是采样速率低于5Msps (每秒百万次采样)的中等至高分辨率应用的常见结构。

SAR ADC的分辨率一般为8位至16位，具有低功耗、小尺寸等特点。

这些特点使该类型ADC具有很宽的应用范围，例如便携/电池供电仪表、笔输入量化器、工业控制和数据/信号采集等。

顾名思义，SAR ADC实质上是实现一种二进制搜索算法。

所以，当内部电路运行在数兆赫兹(MHz)时，由于逐次逼近算法的缘故，ADC采样速率仅是该数值的几分之一。

SAR ADC的架构：尽管实现SAR ADC的方式千差万别，但其基本结构非常简单(见图1)。

模拟输入电压(VIN)由采样/保持电路保持。

为实现二进制搜索算法，N位寄存器首先设置在中间刻度(即：100... .00，MSB设置为1)。

这样，DAC输出(VDAC)被设为VREF/2，VREF是提供给ADC的基准电压。

然后，比较判断VIN是小于还是大于VDAC。

如果VIN大于VDAC，则比较器输出逻辑高电平或1，N位寄存器的MSB保持为1。

相反，如果VIN小于VDAC，则比较器输出逻辑低电平，N位寄存器的MSB清0。

随后，SAR控制逻辑移至下一位，并将该位设置为高电平，进行下一次比较。

这个过程一直持续到LSB。

上述操作结束后，也就完成了转换，N位转换结果储存在寄存器内。

图1. 简单的N位SAR ADC架构图2给出了一个4位转换示例，y轴(和图中的粗线)表示DAC的输出电压。

本例中，第一次比较表明VIN < VDAC。

所以，位3置为0。

然后DAC被置为01002，并执行第二次比较。

由于VIN > VDAC，位2保持为1。

DAC置为01102，执行第三次比较。

根据比较结果，位1置0，DAC又设置为01012，执行最后一次比较。