SAR ADC的工作原理

2021-07-03 10:36:43 字數 901 閱讀 1435

sar adc的架構

儘管實現sar adc的方式千差萬別,但其基本結構非常簡單(見圖1)。模擬輸入電壓(vin)由取樣/保持電路保持。為實現二進位制搜尋演算法,n位暫存器首先設定在中間刻度(即:100... .00,msb設定為1)。這樣,dac輸出(vdac)被設為vref/2,vref是提供給adc的基準電壓。然後,比較判斷vin是小於還是大於vdac。如果vin大於vdac,則比較器輸出邏輯高電平或1,n位暫存器的msb保持為1。相反,如果vin小於vdac,則比較器輸出邏輯低電平,n位暫存器的msb清0。隨後,sar控制邏輯移至下一位,並將該位設定為高電平,進行下一次比較。這個過程一直持續到lsb。上述操作結束後,也就完成了轉換,n位轉換結果儲存在暫存器內。

圖1. 簡單的n位sar adc架構

圖2給出了乙個4位轉換示例,y軸(和圖中的粗線)表示dac的輸出電壓。本例中,第一次比較表明vin

< vdac。所以,位3置為0。然後dac被置為01002,並執行第二次比較。由於vin > vdac,位2保持為1。dac置為01102,執行第三次比較。根據比較結果,位1置0,dac又設定為01012,執行最後一次比較。最後,由於vin > vdac,位0確定為1。

圖2. sar工作原理(以4位adc為例)

注意,對於4位adc需要四個比較週期。通常,n位sar adc需要n個比較週期,在前一位轉換完成之前不得進入下一次轉換。由此可以看出,該類adc能夠有效降低功耗和空間,當然,也正是由於這個原因,解析度在14位至16位,速率高於幾msps (每秒百萬次取樣)的逐次逼近adc極其少見。一些基於sar結構的微型adc已經推向市場。

sar adc的另乙個顯著的特點是:功耗隨取樣速率而改變。這一點與閃速adc或流水線adc不同,後者在不同的取樣速率下具有固定的功耗。這種可變功耗特性對於低功耗應用或者不需要連續採集資料的應用非常有利(例如,用於pda 數字轉換器)。

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