逐次逼近模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器

　　逐次逼近模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（英文：Successive-approximation ADC或Successive-approximation register ADC（SAR ADC）），是一類可將連續(xù)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字表示的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）。它使用二分查找算法搜索并比較各種可能的輸入電壓的量化值，最終得到該次轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)輸出。

結(jié)構(gòu)圖

　　在圖中：

　　DAC（digital-to-analog converter）：數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器

　　EOC（end of conversion）：結(jié)束轉(zhuǎn)換

　　SAR（successive approximation register）：連續(xù)逼近寄存器，用于存放轉(zhuǎn)換的中間結(jié)果和最終結(jié)果

　　S/H（sample and hold circuit）：采樣保持電路

　　Comparator：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

　　VIN：輸入電壓

　　VREF：參考電壓

原理

　（以12-bit逐次逼近模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器為例）：

　　1.計(jì)數(shù)器復(fù)位。

　　2.使得轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器輸出為轉(zhuǎn)換器分辨率的一半，對(duì)12-bit SAR ADC而言即為2048。

　　3.將轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器的內(nèi)容送給數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器。

　　4.倘若輸入電壓高于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器輸出的電壓，則轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器的值加上2^(轉(zhuǎn)換器分辨率-計(jì)數(shù)器值)，倘若輸入電壓低于數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器輸出的電壓，則將轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器的值減去2^(轉(zhuǎn)換器分辨率-計(jì)數(shù)器值)。

　　5.計(jì)數(shù)器加一，重復(fù)3、4、5。當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到12（轉(zhuǎn)換位數(shù)時(shí)），轉(zhuǎn)換完成。轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器即存儲(chǔ)了量化后的數(shù)字代碼。

　　由此可見(jiàn)，SAR ADC的轉(zhuǎn)換次數(shù)與設(shè)計(jì)分辨率有關(guān)。如此轉(zhuǎn)換器要達(dá)到1MSPS的轉(zhuǎn)換速度時(shí)，至少需要12MHz的時(shí)鐘才能夠驅(qū)動(dòng)。

優(yōu)點(diǎn)

　在集成電路設(shè)計(jì)里，使用面積較小，功率消耗相對(duì)較低。

缺點(diǎn)

　　1.轉(zhuǎn)換速度相對(duì)較慢。

　　2.由于一次轉(zhuǎn)換需要多次比較，因此對(duì)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器速度、精度要求較高。

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