１.轉(zhuǎn)換方式
直接轉(zhuǎn)換ADC,。
２.電路結(jié)構(gòu)
3位并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器原理電路如圖11.9.1所示,。它由電阻分壓器,、電壓比較器、寄存器及編碼器組成,。
圖11.9.1 3位并行A/D轉(zhuǎn)換器
３.工作原理
圖中的8個電阻將參考電壓VREF分成8個等級,，其中7個等級的電壓分別作為7個比較器 C1～C7 的參考電壓，其數(shù)值分別為VREF/15,、3VREF/15…,、13VREF/15。輸入電壓為v1,，它的大小決定各比較器的輸出狀態(tài),，如當0≤v1< VREF/15時，C7～C1的輸出狀態(tài)都為0,；當3VREF/15≤v1<5VREF/15時,，比較器C6和C7的輸出CO6=CO7=1，余各比較器的狀態(tài)均為0,。根據(jù)各比較器的參考電壓值,， 可以確定輸入模擬電壓值與各比較器輸出狀態(tài)的關系。 比較器的輸出狀態(tài)由D觸發(fā)器存儲,，經(jīng)優(yōu)先編碼器編碼,，得到數(shù)字量輸出。 優(yōu)先編碼器優(yōu)先級別最高是I7 ,，最低的是I1,。
設v1變化范圍是 0～VREF，輸出3位數(shù)字量為D2D1D0,3位并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器的輸入,、輸出關系如表10.2.1所示,。
表11.9.1 3位并行A/D轉(zhuǎn)換器輸入與輸出關系對照表
|
模擬輸入 |
比較器輸出狀態(tài) |
數(shù)字輸出 |
||||||||
|
CO1 |
CO2 |
CO3 |
CO4 |
CO5 |
CO6 |
CO7 |
D2 |
D1 |
D0 |
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0≤v1< VREF/15 |
0
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0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0
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0 |
VREF/15≤v1<3VREF/15 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
3VREF≤v1<5VREF/15 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
5VREF≤v1<7VREF |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
7VREF/15≤v1<9VREF/15 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
9VREF/15≤v1<11VREF/15 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
11VREF/15≤v1<13VREF/15 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
13VREF≤v1< VREF |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
４.特點
(1)由于轉(zhuǎn)換是并行的，其轉(zhuǎn)換時間只受比較器,、觸發(fā)器和編碼電路延遲時間的限制,，因此轉(zhuǎn)換速度最快,。
(2)隨著分辨率的提高，元件數(shù)目要按幾何級數(shù)增加,。一個n位轉(zhuǎn)換器,，所用比較器的個數(shù)為2n-1，如8位的并行A/D轉(zhuǎn)換器就需要28-1=255個比較器,。由于位數(shù)愈多,，電路愈復雜，因此制成分辨率較高的集成并行A/D轉(zhuǎn)換器是比較困難的,。
(3)精度取決于分壓網(wǎng)絡和比較電路,。
(4)動態(tài)范圍取決于VREF。
單片集成并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器的產(chǎn)品很多,，如AD公司的AD9012（TTL工藝,，8位）、AD9002(ECL工藝,，8位),、AD9020(TTL工藝，10位)等,。
５.改進方法
為了解決提高分辨率和增加元件數(shù)的矛盾,，可以采取分級并行轉(zhuǎn)換的方法。10位分級并行A/D轉(zhuǎn)換原理如圖11.9.2所示,。圖中輸入模擬信號v1,，經(jīng)取樣-保持電路后分兩路，一路先經(jīng)第一級5位并行A/D轉(zhuǎn)換進行粗轉(zhuǎn)換得到輸出數(shù)字量的高5位,，另一路送至減發(fā)器,，與高5位D/A轉(zhuǎn)換得到的模擬電壓相減。由于相減所得到的差值電壓小于1VLSB,，為保證第二級A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度,，將差值放大25=32倍，送第二級5位并行比較A/D轉(zhuǎn)換器,，得到低5位輸出,。這種方法雖然在速度上作了犧牲,，卻使元件數(shù)大為減少,，在需要兼顧分辨率和速度的情況下常被采用。
圖11.9.2 分級并行轉(zhuǎn)換10位A/D轉(zhuǎn)換器