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專題實務報告

A/D 轉換器種類、逐步漸近式轉換器. 專題實務報告. 指導老師：吳敏光 老師 班級：自控四甲 姓名：林佐鴻 學號： 49412011. A/D 轉換器種類. 類比到數位轉換器是用來連接微電腦或是微處理機制輸出為類比電壓的外界裝置時是相當的有用，外部元件的類比電壓經由 ADC 轉換成數位資料再送至電腦，然後電腦可以電壓的數值以作輸出的決定。 於 ADC 的主要輸入為類比電壓，而在市面上已有許多的商用類比到數位轉換器，其中用來轉換資料的方法很多. A/D 轉換器的有 5 種基本形式. 漸近式 (successive approximation) A/D 轉換器

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  1. A/D轉換器種類、逐步漸近式轉換器 專題實務報告 指導老師：吳敏光 老師 班級：自控四甲 姓名：林佐鴻 學號：49412011

  2. A/D轉換器種類 • 類比到數位轉換器是用來連接微電腦或是微處理機制輸出為類比電壓的外界裝置時是相當的有用，外部元件的類比電壓經由ADC轉換成數位資料再送至電腦，然後電腦可以電壓的數值以作輸出的決定。 • 於ADC的主要輸入為類比電壓，而在市面上已有許多的商用類比到數位轉換器，其中用來轉換資料的方法很多

  3. A/D轉換器的有5種基本形式 • 漸近式(successive approximation) A/D轉換器 • 閃爍式(flash) A/D轉換器 • 雙斜率式(dualsklope) A/D轉換器 • 並聯比較器(parallel comparator) A/D轉換器 • 追蹤式(tracking) A/D轉換器

  4. 5種基本形式優缺點 • 逐步漸近式適用合理的快數轉換 • 閃爍式適用快速的類比訊號 • 雙協率式的速度雖然是較慢，但卻能夠提供良好的電源雜訊拒斥 • 並聯比較式則是目前所有的轉換器中數度最快的一種 • 追蹤式的速度雖然比雙斜率式來的快，但卻是比逐步漸近式與閃爍式來的慢。

  5. 逐步漸近式A/D轉換器 • 典型的逐步漸近式A/D轉換器通常是為具有8位元，此ADC可以將8位元的輸入訊號在數十至數百μS(秒)之內分解成=256個增量，因此其具有高解析度且價格便宜的特性，所以也就被普遍的應用於微電腦的界面設計上。

  6. 8位元逐步漸進式內部方塊圖

  7. 類比到數位結果的輸出轉換原理 1.當開始轉換信號(SC)為上升緣時，則SAR的輸出被清除為0；又當SC信號為下降緣時，SAR才開始轉換輸入的電壓。 2.利用二分法以漸近估算方法來尋找正確輸入的電壓。 3.在一開始轉換時，則是取SAR的中間值，亦即由最高位元輸出一高電位()至D/A轉換器。

  8. 類比到數位結果的輸出轉換原理 4.經DAC轉換後的類比信號再加至比較器的輸入端與比較器另一端的類比輸入電壓相比較。 5.若轉換後的類比電壓小於輸入電壓()，則SAR原來的位元將保持不變；反之若轉換後的類比電壓大於輸入電壓時，則SAR的原位元將被清除為0。 6.接著SAR會經由下一個較低位元輸出1給D/A轉換器以重複上述1.~5.之過程，直到最低次的位元比較完為止。

  9. 八位元逐步漸近式ADC的內部方塊圖 當轉換完成時於EOC就有一轉換結束信號輸出。於圖14-4所示則是為一利用逐步漸近法所設計而成的8位元A/D轉換器。 若是類比序號家到類比輸入端時，則整個轉換過程是由轉換開始的訊號和時脈訊號來啟動。

  10. 八位元逐步漸近式ADC的內部 • 若是加入於256電阻網路上的電壓為+5.12伏特，則於轉換的開始時，電阻階梯網路中央的的開關先被閉合，由此將會有+2.56伏特(5.12伏特的一半)的電壓送到比較器的反向輸入端。如果經由類比輸入端所輸入的訊號是3.5伏特，則此時比較去的輸出是為高態，由此種情況之下，中央的開關就被打開，而在頂端(+5.12V)與中央(-2.56V)之間的中點(+3.84V)開關就被閉合。

  11. 八位元逐步漸近式ADC的內部 • 由於3.84伏特的電壓是比類比輸入電壓3.5伏特來的來，所以此時比較器的輸出就變低，則會造成3.84伏特的開關打開，而使位於2.56伏特與3.84伏特的中間值之開關閉合。 • 利用如此逐步漸近式的方式，持續取樣比較電壓和輸入電壓，直到完全符合為止。

  12. ADC0809內部結構與接腳圖 逐步漸近式ADC的典型代表是為ADC0809，於圖14-5所示則是為ADC0809，於圖14-5所示則是為ADC0809的內部結構與接腳圖。 ADC0809是為一8位元轉換器，未調整之前的誤差是為位元，而需提供的時鐘振盪頻率為10~1280KHz。

  13. ADC0809原理 • ADC0809晶片的內部是使用逐步漸近的技術做類比到數位的轉換，同時也包含有一漸近暫存器，電阻階梯及類比比較器，由於是使用5伏特的參考電壓，因此輸入也就限制在0到5伏特間。 • ADC0809的轉換是起自於ALE(位址鎖住致能)的開始，將所選的位址載入多工器中，而使8個通道輸入之一載入比較器並加入START脈波才開始動，而於內部逐步漸近暫存器累積8位元的二進制資料。

  14. ADC0809原理 • 於轉換期間EOC(轉換結束)的輸出是為0，當EOC電位上昇時，則表示轉換過程已經結束而可以讀取資料，若又加入OE(輸出致能)訊號時，則表示可以將轉換結果的資料放入8位元的資料匯流排。

  15. ADC0809與三匯流排系統架構連接 位址A0~A2可透過位址鎖定解碼而選擇八個通道的其中之一，另外I/O寫入指令到埠位址的30~37H (相當於通道0~7)

  16. 標準的ADC0809界面 • 一旦類比/數位轉換開始，則可以輪詢EOC輸出信號或著利用EOC來產生中斷要求，於圖14-6中是為利用EOC的上升邊緣來設定D型正反器的Q輸出，使其為1以表示資料之轉換完成並且同時做中斷的要求。 • 於處理機則會送出中斷許可信號，以便重置正反器，而給下次的EOC所使用。中斷服務程式則必須執行位址為30H~37H其中之一的I/O讀取指令，以產生OE(輸出致能)脈波，已使得次轉換好的資料放到資料匯流排之上。

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