[科普中國(guó)]-循續(xù)漸近式類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器

循續(xù)漸近式類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器是一種模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它通過二進(jìn)制搜索將連續(xù)模擬波形轉(zhuǎn)換為離散數(shù)字表示，通過所有可能的量化級(jí)別，最終收斂于每次轉(zhuǎn)換的數(shù)字輸出。1

簡(jiǎn)介標(biāo)準(zhǔn)的逐次逼近模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器架構(gòu)包含：
1.計(jì)數(shù)器。
2.數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。
3.電壓比較器，對(duì)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器輸出的電壓與輸入電壓進(jìn)行比較。
4. 存放轉(zhuǎn)換結(jié)果的寄存器。

圖一解釋：

DAC =數(shù)模轉(zhuǎn)換器

EOC =轉(zhuǎn)換結(jié)束

SAR =逐次逼近寄存器

S / H =采樣和保持電路

Vin =輸入電壓

Vref =參考電壓2

原理循續(xù)漸近式類比數(shù)位轉(zhuǎn)換器電路通常由四個(gè)主要子電路組成：

獲取輸入電壓()的采樣和持保電路。

模擬電壓比較器，將與內(nèi)部DAC的輸出進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果輸出到逐次漸近寄存器（SAR）。

逐次漸近寄存器子電路，用于向內(nèi)部DAC提供的近似數(shù)字代碼。

內(nèi)部參考DAC，與相比，為比較器提供的模擬電壓等于的數(shù)字代碼輸出。

逐次漸近寄存器被初始化，以便最高有效位（MSB）等于數(shù)字1.該代碼被送入DAC，然后DAC將該數(shù)字代碼（Vref / 2）的模擬等效電路提供給比較器電路。與采樣輸入電壓進(jìn)行比較。如果該模擬電壓超過，則比較器使SAR復(fù)位該位;否則，該位保留為1.然后將下一位設(shè)置為1并進(jìn)行相同的測(cè)試，繼續(xù)該二進(jìn)制搜索，直到SAR中的每個(gè)位都已經(jīng)過測(cè)試。得到的代碼是采樣輸入電壓的數(shù)字近似值，最后在轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)由SAR輸出（EOC）。

在數(shù)學(xué)上，設(shè)，因此[-1,1]中的是歸一化的輸入電壓。目標(biāo)是將x近似數(shù)字化，精度為。算法如下：

初始近似值。

近似。

其中，是符號(hào)函數(shù)（）（對(duì)于x≥0為+1，對(duì)于x