1.轉(zhuǎn)換方式
直接轉(zhuǎn)換adc
2.電路結(jié)構(gòu)
逐次逼近adc包括n位逐次比較型a/d轉(zhuǎn)換器如圖1所示。它由控制邏輯電路、時(shí)序產(chǎn)生器、移位寄存器、d/a轉(zhuǎn)換器及電壓比較器組成。
圖1逐次比較型a/d轉(zhuǎn)換器框圖
3.工作原理
逐次逼近轉(zhuǎn)換過程和用天平稱物重非常相似。天平稱重物過程是，從最重的砝碼開始試放，與被稱物體進(jìn)行比較，若物體重于砝碼，則該砝碼保留，否則移去。再加上第二個(gè)次重砝碼，由物體的重量是否大于砝碼的重量決定第二個(gè)砝碼是留下還是移去。照此一直加到最小一個(gè)砝碼為止。將所有留下的砝碼重量相加，就得此物體的重量。仿照這一思路，逐次比較型a/d轉(zhuǎn)換器，就是將輸入模擬信號(hào)與不同的參考電壓作多次比較，使轉(zhuǎn)換所得的數(shù)字量在數(shù)值上逐次逼近輸入模擬量對(duì)應(yīng)值。
對(duì)1的電路，它由啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)后，在第一個(gè)時(shí)鐘脈沖作用下，控制電路使時(shí)序產(chǎn)生器的最高位置1，其他位置0，其輸出經(jīng)數(shù)據(jù)寄存器將1000……0，送入d/a轉(zhuǎn)換器。輸入電壓首先與d/a轉(zhuǎn)換器輸出電壓（vref/2）相比較，如v1≥vref/2，比較器輸出為1，若vi< vref/2，則為0。比較結(jié)果存于數(shù)據(jù)寄存器的dn-1位。然后在第二個(gè)cp作用下，移位寄存器的次高位置1，其他低位置0。如最高位已存1，則此時(shí) vo'=（3/4）vref。于是v1再與（3/4）vref相比較，如v1≥（3/4）vref，則次高位dn-2存1，否則dn-2=0；如最高位為0，則vo'=vref/4，與vo'比較，如v1≥vref/4，則 dn-2位存1，否則存0……。以此類推，逐次比較得到輸出數(shù)字量。
為了進(jìn)一步理解逐次比較a/d轉(zhuǎn)換器的工作原理及轉(zhuǎn)換過程。下面用實(shí)例加以說明。
設(shè)圖1電路為8位a/d轉(zhuǎn)換器，輸入模擬量va=6.84v，d/a轉(zhuǎn)換器基準(zhǔn)電壓vref=10v。 根據(jù)逐次比較d/a轉(zhuǎn)換器的工作原理，可畫出在轉(zhuǎn)換過程中cp、啟動(dòng)脈沖、d7～d0及d/a轉(zhuǎn)換器輸出電壓vo'的波形，如圖2所示。
由圖2可見，當(dāng)啟動(dòng)脈沖低電平到來后轉(zhuǎn)換開始，在第一個(gè)cp作用下，數(shù)據(jù)寄存器將d7～d0=10000000送入d/a轉(zhuǎn)換器，其輸出電壓 v0'=5v，va與v0'比較，va>v0'存1；第二個(gè)cp到來時(shí)，寄存器輸出d7～d0=11000000，v0'為7.5v，va再與7.5v比較，因va<7.5v，所以d6存0；輸入第三個(gè)cp時(shí)，d7～d0=10100000，v0'=6.25v；va再與v0'比較，……如此重復(fù)比較下去，經(jīng)8個(gè)時(shí)鐘周期，轉(zhuǎn)換結(jié)束。由圖中v0'的波形可見，在逐次比較過程中，與輸出數(shù)字量對(duì)應(yīng)的模擬電壓v0'逐漸逼近va值，最后得到a/d轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換結(jié)果d7～d0為10101111。該數(shù)字量所對(duì)應(yīng)的模擬電壓為6.8359375v，與實(shí)際輸入的模擬電壓6.84v的相對(duì)誤差僅為0.06%。
圖2 8位逐次比較型a/d轉(zhuǎn)換器波形圖
4.特點(diǎn)
(1)轉(zhuǎn)換速度：(n+1)tcp.速度快。
(2)調(diào)整vref，可改變其動(dòng)態(tài)范圍。
５.轉(zhuǎn)換器電路舉例
常用的集成逐次比較型a/d轉(zhuǎn)換器有adc0808/0809系列（8位）、ad575(10位)、ad574a(12位)等。
例14位逐次比較型a/d轉(zhuǎn)換器的邏輯電路如圖3所示。圖中5移位寄存器可進(jìn)行并入/并出或串入/串出操作，其f為并行置數(shù)端，高電平有效，s為高位串行輸入。數(shù)據(jù)寄存器由d邊沿觸發(fā)器組成，數(shù)字量從q4～q1輸出，試分析電路的工作原理。
圖3 4位逐次比較型a/d轉(zhuǎn)換器的邏輯電路
解:電路工作過程如下：
當(dāng)啟動(dòng)脈沖上升沿到來后，ff0～ff4被清零，q5置1，q5的高電平開啟g2門，時(shí)鐘cp脈沖進(jìn)入移位寄存器。在第一個(gè)cp脈沖作用下，由于移位寄存器的置數(shù)使能端f已有0變?yōu)?，并行輸入數(shù)據(jù)abcde置入，qaqbqcqdqe=01111。qa的低電平是數(shù)據(jù)寄存器的最高位置1，即q4q3q2q1=1000。d/a轉(zhuǎn)換將數(shù)字量1000轉(zhuǎn)換為模擬電壓vo'，送入比較器c與輸入模擬電壓v1比較，若輸入電壓vi> vo',則比較器c輸出vc為1，否則為0。比較結(jié)果送d4～d1。
第二個(gè)cp脈沖到來后，移位寄存器的串行輸入端s為高電平，qa由0變1，同是最高位qa的0移至次高位qb。于是數(shù)據(jù)寄存器的q3由0變1，這個(gè)正跳變作為有效觸發(fā)信號(hào)加到ff4的cp端使vc的電平得以在q4保存下來。此時(shí)，由于其他觸發(fā)器無正跳變脈沖，vc的信號(hào)對(duì)它們不起作用。q3變?yōu)?后建立了新的d/a轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)，輸入電壓在與其輸出電壓vo'相比較，比較結(jié)果在第三個(gè)時(shí)鐘脈沖作用下存于q3……。如此進(jìn)行，直到qe由1變0，使q5由1變0后將g2封鎖，轉(zhuǎn)換完畢。于是電路的輸出端d3d2d1d0得到與輸入電壓v1成正比的數(shù)字量。由以上分析可見，逐次比較型a/d轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間與其位數(shù)和時(shí)鐘脈沖頻率有關(guān)，位數(shù)愈少，時(shí)鐘頻率愈高，轉(zhuǎn)換所需時(shí)間越短。這種a/d轉(zhuǎn)換器具有轉(zhuǎn)換速度較快，精度高的特點(diǎn)。