Nuru_Banmian
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Published on 2025-07-17 / 50 Visits
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ADC-逐次逼近型ADC工作原理

ADC常见类型

逐次逼近型

这是最常见的ADC类型之一,通过逼近法逼近模拟信号的大小。

STM32中的ADC通常采用这种类型。

Sigma-Delta型

通过比较信号的累计值和一个参考值,产生一个高精度的输出。

Flash型

通过一组比较器和编码器,以高速并行方式进行转换,适用于高速应用。

逐次逼近转化过程具象化例子

逐次逼近转换过程和用天平称物重非常相似

ADC-逐次逼近型ADC工作原理-天平图-1

ADC-逐次逼近型ADC工作原理-天平图-2

ADC-逐次逼近型ADC工作原理-天平图-3

ADC-逐次逼近型ADC工作原理-天平图-4

ADC-逐次逼近型ADC工作原理-天平图-5

ADC-逐次逼近型ADC工作原理-天平图-6

ADC-逐次逼近型ADC工作原理-天平图-7

ADC-逐次逼近型ADC工作原理-天平图-8

逐次逼近型运行电路具象化

电路图

ADC-逐次逼近型ADC工作原理-电路图

ADC核心组件

比较器

类似于天平,用来比较电压大小。

有两个输入端:

  • +输入端

  • -输入端

有一个输出端:

  • +>-输出高电平

  • +<-输出低电平

8位寄存器

类似于天平中用到的砝码。

高位类似于比较大的砝码,低位类似于比较小的砝码。

8位DA转换器

根据参考电压把寄存器的值换算成模拟电压。

0xFF=255v 0xFE=244V … 0x00=0v

转换后的电压接入到比较器的-端,与+端的待测电压进行比较。

逻辑控制电路

类似于测量中的人,增减砝码。

  • 输入高电平(待测电压大),则保留上次的砝码。

  • 输入低电平(待测电压小),则去掉上次的砝码。

添加小的砝码(下一位设置1)。

输出部分

根据8位寄存器的值,输出最终转换后的结果。

转换过程分析

这里假设参考标准电压位255(为了好算)。

ADC的分辨率为8位。

  1. 8位寄存器最高位置1 0x80

  2. 传递给DA转换器,得到电压位 0x80=128V

  3. 比较器进行比较 33V < 128V,输出低电平

  4. 逻辑控制电路刚才的位置0,下一位置1 0x40

  5. 0x40 = 64V

  6. 比较器进行比较 33V < 64V,输出低电平

  7. 逻辑控制电路刚才的位置0,下一位置1 0x20

  8. 0x20 = 32V

  9. 比较器进行比较 33V > 32V,输出高电平

  10. 逻辑控制电路刚才的位置1保留,下一位置1 0x30

  11. 0x30 = 48V

  12. 比较器进行比较 33V < 48V,输出低电平

  13. 逻辑控制电路刚才的位置1去掉,下一位置1 0x28

经过逐步逼近,一直比较到最后一位:0x21=33V

最后把寄存器的值输出


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