1.电路结构及原理
3位并行比较型A/D转换器原理电路如图1所示。它由电阻分压器、寄存器及编码器组成。图中的8个电阻将参考电压 分成8个等级,其中7个等级的电压分别作为7个比较器 的参考电压,其数值分别为 /15、3 /15、¼13 /15。输入电压 ,它的大小决定各比较器的输出状态,例如,0£ < /15时, ~ 的输出状态都为0;当3 /15£ <5 /15时,比较器 ,其余各比较器的状态均为0。根据各比较器的参考电压值,可以确定输入模拟电压值与各比较器的输出状态的关系。比较器的输出状态由D触发器存储,经优先编码器编码,得到数字量输出。优先编码器优先级别最高是 。
设 变化范围是0~ ,输出3位数字量为 ,3位并行比较型A/D转换器的输入、输出关系如表3所示。
在并行A/D转换器中,输入电压 同时加到所有比较器的输入端,从 加入到3位数字量稳定输出所经历的时间为比较器、D触发器和编码器延迟时间之和。如不考虑上述器件的延迟,可认为3位数字量是与 输入时刻同时获得的。所以它具有最短的转换时间。
图1 3位并行比较型A/D转换器
表1. 3位并行比较型A/D转换器输入与输出关系对照表
2.并行A/D转换器特点
(1)转换速度最快。因为转换是并行的,其转换时间只受比较器、触发器和编码器电路延迟时间的限制。
(2)制成分辨率较高的集成并行A/D转换器是比较困难的。因为随着分辨率的提高,元件数目要按几何级数增加。一个n位转换器,所用比较器的个数为 ,位数越多,电路越复杂。如8位的并行A/D转换器就需要 =225个比较器。
(3)为了解决提高分辨率和增加元件数的矛盾,可以分级并行转换的方法。10位分级并行A/D转换器原理图如2图所示。图中输入模拟信号 ,经取样保持电路分为两路,
图2 分级并行转换10位A/D转换器
一路先经第一级5位并行A/D转换进行粗转换得到输出数字量的高5位,另一路送至减法器,与高5位D/A转换得到的模拟电压相减。由于相减所得到差值电压小于1 ,为保证第二级A/D转换器的转换精度,将差值放大 =32倍,送第二级5位并行比较A/D转换器,得到低5位输出。这种方式虽然在速度上做了牺牲,却使元件数大为减少,在需要兼顾分辨率和速度的情况下常被采用。