逐次逼近型A/D转换器
由于在工业过程检测技术领域,被测信号通过各种传感器或变送器转换后,一般都是随时间连续变化的模拟电信号,因此将模拟电信号转换成数字信号是实现数字显示的前提。
按照转换方式,A/D转换器可分为反馈比较型(如逐次逼近型)、电压一时间变换型(如双积分型)、电压一频率变换型等多种类型.每种类型的A/D转换器又可分别制成不同型号的集成芯片。下面介绍几种典型的A/D转换器的基本原理及其集成芯片。
逐次逼近型A/D转换器是月前应用较广的模/数转换器。其基本原理如图3-2-2所示。将来自传感器的模拟输人信号UIN与一个推测信号U i相比较,根据U i大于还是小于UIN来决定增大还是减小该推测信号U i.以便向模拟输人信号UIN逼近。由于推测信号U i即为D/ A转换器的输出信号,所以当推测信号U i与模拟输人信号UIN相等时,向D/A转换器输人的数字量也就是对应于模拟输人量UIN的数字量。
其工作过程是:当逻辑控制电路加上启动脉冲时,使二进制计数器(输出锁存器)中的每一位从最高位起依次置1,按照时钟脉冲的节拍控制D/A转换器依次给出数值不同的推测信号U i,并逐次与被测模拟信号UIN进行比较。若UIN > U i,则比较器输出为1,并使该位保持为1;反之,则比较器输出为零,并使输出锁存器的对应位清零(亦即去掉这一位)。如此进行下去,直至最低位的推测信号U i参与比较为止。此时,输出锁存器的最后状态(亦即D/A转换器的数字输人)即为对应于待转换模拟输人信号的数字量。将该数字量输出就完成了A/D转换过程。
图3-2-3所示的AD574A是美国模拟器件(Analog Devices)公司生产的一种12位逐次逼近型A/D转换器。如图所示,它是由模拟芯片和数字芯片组成的混合集成芯片。其中,模拟芯片就是该公司生产的AD565A型快速12位单片集成A/D转换器芯片,数字芯片则包括高性能比较器、逐次比较逻辑寄存器、时钟电路、逻辑控制电路以及三态输出数据锁存器等。
AD574A有两个模拟输人端,其输人信号可为单极性模拟信号((0一10 V或0一20 V),也可为双极性模拟信号(士5V或士10V),输出为12位,转换速度最大为35μs。AD574A片内具有三态输出缓冲电路,因而可直接与各种典型的8位或16位微处理器相连,且能与CMOS及TTL电平兼容。AD574A片内包含高精度的参考电压源和时钟电路,因而可在不需要任何外部电路和时钟信号的情况下完成一切A/D转换功能,应用非常方便。AD574A作为一种价格适中的A/D转换器,得到了广泛地应用。
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