模数转换器：并行比较型和逐次逼近型

模数转换器的分类

并行比较型模数转换器

并行比较型模数转换器（Parallel Comparative ADC）是模数转换器的一种类型，其特点是转换速度快，是所有A/D转换器中速度最快的。现代发展的高速ADC大多采用这种结构，采样速率能达到1GSPS以上。并行比较型ADC采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，也称为Flash型。由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频ADC转换器等速度特别高的领域。

并行比较型模数转换器结构由分压器、比较器、寄存器和编码器组成。分压器由串联n ―1个电阻R，以及1个电阻R/2组成，比较器有n一1个，寄存器（D触发器）也有n -1个，编码器由多个与非逻辑器件组成。

并行比较模数转换器结构的优点是转换速度比较快，且不需要采样和保持电路，因为比较器和触发器具有采样和保持的功能。但是，随着模数转换器输出数字信号位数增多，编码器部分也越复杂，因此并行比较型模数转换器一般用于输出数码不大于4的情况。

以下是3位并行ADC的工作原理图：

但受到功率和体积的限制，并行比较ADC的分辨率难以做得很高。增加输出代码对转换时间的影响较小，但随着分辨率的提高，需要高密度的interwetten与威廉的赔率体系 设计以实现转换所必需的数量很大的精密分压电阻和比较器电路。输出数字增加一位，精密电阻数量就要增加一倍，比较器也近似增加一倍。并行比较ADC的分辨率受管芯尺寸、输入电容、功率等限制。结果重复的并联比较器如果精度不匹配，还会造成静态误差，如会使输入失调电压增大。同时，这一类型的ADC由于比较器的亚稳压、编码气泡，还会产生离散的、不精确的输出，即所谓的“火花码”。

逐次逼近型模数转换器

逐次逼近型模数转换器（Successive Approximation Converter）是一种常用的模数转换器转换方式。它通过逐步逼近输入信号的数值来获得逼近的数字输出。

逐次逼近型模数转换器从最高有效位（Most Significant Bit， MSB）开始，逐个比较并确定每个位的数字值。它使用一个逐次逼近调节器（Successive Approximation Register， SAR）来实现转换过程。

逐次逼近型模数转换器工作框图和工作原理如上图和下图所示。该类型模数转换器主要利用逐次逼近寄存器（SAR）对数据位依次置1，然后将SAR寄存器数字信号经数模转换器（DIA）转换得到模拟电压up，电压u，和偏移电压（Ofiset voltage）的差值在和u。

比较，差值则比较器输出C=1，说明SAR数字量大，SAR相应数据位置O，否则输出C=O，说明SAR数字量小，SAR相应数据位置1，直到确定最低位为1或0。

工作原理如下：

1. 首先，将待转换的模拟信号输入逐次逼近调节器的比较器。

2. SAR根据当前比较器输出的结果，将当前位设置为1或0，并将比较器的阈值相应地调整。

3. SAR将调整后的阈值输入到比较器中，继续进行下一位的比较。

4. 这个逼近过程重复进行，直到获得所有位的数字值。

5. 最后，得到的数字值就是模数转换器的输出结果。

逐次逼近型模数转换器通过递归的方式进行逼近，即每一位的比较取决于前一位的结果。它的转换速度较快，并且可以在不需要大量电源的情况下实现高精度的模数转换。逐次逼近型转换器的分辨率取决于SAR的位数，越多的位数可以提供更高的分辨率。

逐次逼近型模数转换器常用于低至中等分辨率的应用，例如传感器测量、音频信号采样和通信系统等。它是一种广泛应用且成本较低的模数转换器转换方式。

审核编辑：黄飞