模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換方法及原理(記錄紙記錄筆)

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主要介紹以下三種方法：逐次逼近法、雙積分法、電壓頻率轉(zhuǎn)換法
1）逐次逼近法
逐次逼近式A/D是比較常見(jiàn)的一種A/D轉(zhuǎn)換電路，轉(zhuǎn)換的時(shí)間為微秒級(jí)。采用逐次逼近法的A/D轉(zhuǎn)換器是由一個(gè)比較器、D/A轉(zhuǎn)換器、緩沖寄存器及控制邏輯電路組成。
基本原理是從高位到低位逐位試探比較，好像用天平稱(chēng)物體，從重到輕逐級(jí)增減砝碼進(jìn)行試探。
逐次逼近法的轉(zhuǎn)換過(guò)程是：初始化時(shí)將逐次逼近寄存器各位清零；轉(zhuǎn)換開(kāi)始時(shí)，先將逐次逼近寄存器*高位置1，送入D/A轉(zhuǎn)換器，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后生成的模擬量送入比較器，稱(chēng)為 Vo，與送入比較器的待轉(zhuǎn)換的模擬量Vi進(jìn)行比較，若Vo<Vi，該位1被保留，否則被**。然后再置逐次逼近寄存器次高位為1，將寄存器中新的數(shù)字量送D/A轉(zhuǎn)換器，輸出的 Vo再與Vi比較，若Vo<Vi，該位1被保留，否則被**。重復(fù)此過(guò)程，直至逼近寄存器*低位。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，將逐次逼近寄存器中的數(shù)字量送入緩沖寄存器，得到數(shù)字量的輸出。逐次逼近的操作過(guò)程是在一個(gè)控制電路的控制下進(jìn)行的。
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2）雙積分法
采用雙積分法的A/D轉(zhuǎn)換器由電子開(kāi)關(guān)、積分器、比較器和控制邏輯等部件組成。如圖所示。基本原理是將輸入電壓變換成與其平均值成正比的時(shí)間間隔，再把此時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，屬于間接轉(zhuǎn)換。
積分法A/D轉(zhuǎn)換的過(guò)程是：先將開(kāi)關(guān)接通待轉(zhuǎn)換的模擬量Vi，Vi采樣輸入到積分器，積分器從零開(kāi)始進(jìn)行固定時(shí)間T的正向積分，時(shí)間T到后，開(kāi)關(guān)再接通與Vi極性相反的基準(zhǔn)電壓VREF，將VREF輸入到積分器，進(jìn)行反向積分，直到輸出為0V時(shí)停止積分。Vi越大，積分器輸出電壓越大，反向積分時(shí)間也越長(zhǎng)。計(jì)數(shù)器在反向積分時(shí)間內(nèi)所計(jì)的數(shù)值，就是輸入模擬電壓Vi所對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，實(shí)現(xiàn)了A/D轉(zhuǎn)換。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換方法及原理(記錄紙記錄筆)

3）電壓頻率轉(zhuǎn)換法
采用電壓頻率轉(zhuǎn)換法的A/D轉(zhuǎn)換器，由計(jì)數(shù)器、控制門(mén)及一個(gè)具有恒定時(shí)間的時(shí)鐘門(mén)控制信號(hào)組成，它的工作原理是V/F轉(zhuǎn)換電路把輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成與模擬電壓成正比的脈沖信號(hào)。電壓頻率轉(zhuǎn)換法的工作過(guò)程是：當(dāng)模擬電壓Vi加到V/F的輸入端，便產(chǎn)生頻率F與Vi成正比的脈沖，在一定的時(shí)間內(nèi)對(duì)該脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)，時(shí)間到，統(tǒng)計(jì)到計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值正比于輸入電壓Vi，從而完成A/D轉(zhuǎn)換。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換方法及原理(記錄紙記錄筆)