ADC，也即模擬數字轉換器，在工業(yè)中具有重要應用。對于ADC，我們或多或少有所耳聞、了解。往期文章中，小編對高速ADC電源設計等知識有所介紹。為增進大家對ADC的了解，本文將對SAR型ADC的原理予以解讀。如果你對ADC相關知識具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、ADC基本介紹

模擬數字轉換器即A/D轉換器，或簡稱ADC，通常是指一個將模擬信號轉變?yōu)閿底中盘柕碾娮釉?。通常的模數轉換器是將一個輸入電壓信號轉換為一個輸出的數字信號。由于數字信號本身不具有實際意義，僅僅表示一個相對大小。故任何一個模數轉換器都需要一個參考模擬量作為轉換的標準，比較常見的參考標準為最大的可轉換信號大小。而輸出的數字量則表示輸入信號相對于參考信號的大小 。這種轉換器的基本原理是把輸入的模擬信號按規(guī)定的時間間隔采樣，并與一系列標準的數字信號相比較，數字信號逐次收斂，直至兩種信號相等為止。然后顯示出代表此信號的二進制數，模擬數字轉換器有很多種，如直接的、間接的、高速高精度的、超高速的等。每種又有許多形式。同模擬數字轉換器功能相反的稱為“數字模擬轉換器”，亦稱“譯碼器”，它是把數字量轉換成連續(xù)變化的模擬量的裝置，也有許多種和許多形式 。

二、SAR型ADC原理簡析

逐次逼近寄存器型(SAR)模擬數字轉換器(ADC)是采樣速率低于5Msps (每秒百萬次采樣)的中等至高分辨率應用的常見結構。SAR ADC的分辨率一般為8位至16位，具有低功耗、小尺寸等特點。這些特點使該類型ADC具有很寬的應用范圍，例如便攜/電池供電儀表、筆輸入量化器、工業(yè)控制和數據/信號采集等。

顧名思義，SAR ADC實質上是實現一種二進制搜索算法。所以，當內部電路運行在數兆赫茲(MHz)時，由于逐次逼近算法的緣故，ADC采樣速率僅是該數值的幾分之一。

(一)SAR ADC的架構

盡管實現SAR ADC的方式千差萬別，但其基本結構非常簡單(見圖1)。模擬輸入電壓(VIN)由采樣/保持電路保持。為實現二進制搜索算法，N位寄存器首先設置在中間刻度(即：100.。。 .00，MSB設置為1)。這樣，DAC輸出(VDAC)被設為VREF/2，VREF是提供給ADC的基準電壓。然后，比較判斷VIN是小于還是大于VDAC。如果VIN大于VDAC，則比較器輸出邏輯高電平或1，N位寄存器的MSB保持為1。相反，如果VIN小于VDAC，則比較器輸出邏輯低電平，N位寄存器的MSB清0。隨后，SAR控制邏輯移至下一位，并將該位設置為高電平，進行下一次比較。這個過程一直持續(xù)到LSB。上述操作結束后，也就完成了轉換，N位轉換結果儲存在寄存器內。

(二)SAR型ADC原理簡析

SAR原理框圖：

組成：比較器、逐次比較寄存器、D/A轉換器、數據寄存器、控制電路。

原理簡析：首先逐次比較寄存器最高位置1，指示D/A轉換器輸出對應電壓到比較器反相端與Vi比較，如果Vi大于該電壓，則比較器輸出為1，逐次比較寄存器采樣到1保存最高位為1，反之為0。依次比較直到最后一位，屆時所存數據并輸出。

特點：從原理分析容易看出，該種ADC是一位一位比較，則每個時鐘周期只能比較一次，N位則需比較N次，因此注定該種ADC不能運轉在較快速度，同時輸入端Vi的帶寬也不會太寬，畢竟轉換速率在那里了，你Vi變化太快，人家還沒轉換完你就變化了，轉換還有啥意義呢?另一方面可看出該種ADC電路結構簡單，硅片面積和功耗比較小，便于實現。同時分辨率完全取決于內部DAC(當然比較器的敏感度也很重要。)，則可實現較高分辨率。總之，該種ADC適用于分辨率高、中等速度以下的場合。

網上搜索時無意中發(fā)現，然來教科書中常見芯片ADC0809即為SAR型，之前只知道拿過來就用，現在研究ADC才注意到。(后來使用C8051F410，發(fā)現集成的12位ADC竟然也是SAR型)

上ADC0809內部原理框圖：

注意中間部分即之前所述SAR核心構成，不過這里是用開關數組和256R電阻分壓器構成了一個DAC。

以上便是此次小編帶來的“ADC”相關內容，通過本文，希望大家對SAR型ADC的工作原理具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關注我們網站哦，小編將于后期帶來更多精彩內容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!