原创 ADC接口结构基本原理

实现A/D转换的方法有很多，常用的方法有计数法、双积分法和逐次逼近法。

1、计数式A/D转换法

    原理如上图所示，简单来说就是由一个运放比较器来比较输入的模拟电压与DAC所输出的电压，计数器计算当前数字量。

     具体工作过程如下：首先开始转换信号由高变低，使得计数器复位，当开始转换信号恢复高电平时，计数器准备计数，由于此时计数器已经复位，所以输出数字是0，这个0输出送至DAC，使之也输出0V电压，此时，在比较器正相输入端的模拟输入电压Vi大于0V，比较器输出高电平，使得技术控制信号CP为1,计数器开始计数。从此，DAC输入端得到的数字量不断增加，直到其输出电压VO刚好大于或等于输入的模拟电压Vi时，这时候，比较器输出低电平，使得计数控制信号CP为低电平，计数器停止计数。这时候输出寄存器输出的就是与模拟电压等量的数字量。

 这种方法的优点是：简单，缺点是速度比较慢，尤其是当模拟电压比较高时。转换位数越高，所需要的时间也就越长。因此现在这种AD已经不多了。

2、双积分型ADC

双积分型ADC的基本结构如下图所示：

转换开始前，先将计数器清零，并接通S0使得电容C完全放电。转换开始时，断开S0。

先对输入的模拟电压ui进行固定时间T1的积分，根据理论

，积分时间与积分器输出的电压应成正比线性关系的，这时候，同时打开计数门开始计数。当计数器计满溢出时，溢出脉冲使得逻辑控制门发出控制信号使S1断开，TI积分结束。

第二个积分阶段，在T1积分结束，S1断开切换到了VREF，这时候积分器开始对基准电压开始积分，应该注意到基准电压极性与输入模拟电压极性是相反的，所以假设Ui为正值，那么这时，积分器对基准电压的积分输出就从 U01值向零电平斜变。同时计数器也重新开始计数，当积分输出达到零电平时刻时，计较器翻转，此时控制电路令计数器关门，计数器保留的计数值为N2，该阶段的积分结束。积分器输出电平为0.

将上述两条公式联合求解可得：

其中Ur就是图中的UREF。由上式可以知道T2与输入电压的平均值成正比。

这时候，只要用标准的高频时钟脉冲测定反向积分花费的时间，即T2就可以得到相应于输入模拟电压的数字量。实现了AD转换。