逐次逼近型A/D转换器优化方法

逐次逼近型A/D转换器是一种反馈比较型A/D转换器，它的转换原理与天平称物体重量的过程相似。先放一个最重的砝码与被称物体重量进行比较，如砝码比物体轻，则砝码保留；如砝码比物体重，则去掉，换上一个次重量的砝码，再与被称物的重量进行比较。按照此办法，直至加到最轻的一个砝码为止。将所有留下的砝码重量相加，就是最接近被称物体的重量。根据这一思路可构成逐次逼近型A/D转换器。

一、电路组成

图8.3.7所示为3位逐次逼近型A/D转换器的原理逻辑图，它主要由3位D/A转换器、电压比较器、数码寄存器（FF6～FF8）、环形移位寄存器（FF1～FF5）及控制逻辑电路（G1～G9）等部分组成。

图8.3.7　3位逐次逼近型A/D转换器原理图

二、工作原理

转换开始前，将数码寄存器FF6～FF8清0，Q6Q7Q8＝000，同时将环形移位寄存器FF1～FF5置成Q1Q2Q3Q4Q5＝10000态，这时Q1＝1，因Q5＝0，故无数码输出，即D2D1D0＝000。

转换控制信号uS为高电平时，转换开始。

第一个时钟脉冲CP作用后，由于Q1＝1，使FF6置1，FF7、FF8保持0状态不变，数码寄存器Q6Q7Q8＝100状态，经D/A转换器后输出的电压uO送到电压比较器与输入被测电压uI进行比较。如uO＞uI，则uC＝1；如uO＜uI，则uC＝0，同时，环形移位寄存器中的数码向右移一位，其状态为Q1Q2Q3Q4Q5＝01000，Q2＝1。由于Q5＝0，因此，G7～G9被封锁，无数码输出。(www.xing528.com)

第二个时钟脉冲CP到来时，由于Q2＝1，使FF7置1。如原来的uC＝1，则FF6被置0；如原来的uC＝0，则FF6保留1状态。同时，环形移位寄存器中的数码右移一位，其状态为Q1Q2Q3Q4Q5＝00100，Q3＝1，这时Q5＝0，无数码输出。

第三个时钟脉冲CP到来时，由于Q3＝1，使FF8置1，如原来的uC＝1，则FF7被置0；反之，则保留1状态。同时，环形移位寄存器中的数码向右移一位，其状态为Q1Q2Q3Q4Q5＝00010，Q4＝1。这时Q5＝0，无数码输出。

第四个时钟脉冲CP到来时，根据uC的状态确定FF8的1状态是否保留。

这时，FF6、FF7和FF8的状态就是所要求转换的结果。同时，环形移位寄存器中的数码向右移一位，处于Q1Q2Q3Q4Q5＝00001状态。由于Q5＝1，因此，FF6～FF8的状态通过G7～G9输出，即D2D1D0＝Q6Q7Q8。

第五个时钟脉冲CP到达后，移位寄存器又移一位，使电路返回到Q1Q2Q3Q4Q5＝10000初始状态。由于Q5＝0，G7～G9重新被封锁，输出的数字信号消失。

上述过程完成了将输入的模拟电压uI转换成数字量输出，即完成了A/D转换。

逐次逼近型A/D转换器的转换速度比并联比较型A/D转换器慢，但比双积分型A/D转换器高，为中速A/D转换器。其使用元器件少，转换精度比较高，因此使用很广泛。