逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器（也稱為逐位比較式A/D轉(zhuǎn)換器）是模數(shù)轉(zhuǎn)換器（A/D Converter, ADC）的一種重要類型，廣泛應(yīng)用于各種需要高精度和中等速度模數(shù)轉(zhuǎn)換的場合。

一、特點(diǎn)

1. 高精度
   • 逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器通過逐位比較的方式，能夠逐步縮小模擬信號(hào)與推測信號(hào)之間的差距，從而實(shí)現(xiàn)高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換。這種轉(zhuǎn)換方式使得轉(zhuǎn)換器在需要高分辨率的應(yīng)用中具有廣泛的應(yīng)用前景。
   • 轉(zhuǎn)換精度主要取決于SAR（逐次逼近比較寄存器）和D/A（數(shù)模轉(zhuǎn)換器）的位數(shù)。隨著位數(shù)的增加，轉(zhuǎn)換精度也會(huì)相應(yīng)提高。
2. 轉(zhuǎn)換時(shí)間固定
   • 逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間是固定的，不隨輸入信號(hào)的變化而變化。這一特點(diǎn)使得它能夠在不同的工作條件下保持穩(wěn)定的性能，適用于需要穩(wěn)定轉(zhuǎn)換時(shí)間的場合。
3. 轉(zhuǎn)換速度快
   • 相比于積分型A/D轉(zhuǎn)換器，逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器采用了逐位比較的方式，能夠快速地完成模數(shù)轉(zhuǎn)換過程。這使得它在需要高速數(shù)據(jù)采集的場合中具有明顯的優(yōu)勢。
4. 抗干擾能力強(qiáng)
   • 逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器具有較強(qiáng)的抗干擾能力，能夠在噪聲環(huán)境下保持穩(wěn)定的性能，確保轉(zhuǎn)換結(jié)果的準(zhǔn)確性。這一特點(diǎn)使得它在復(fù)雜的工作環(huán)境中也能可靠地工作。
5. 適中的電路規(guī)模
   • 逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器的電路規(guī)模屬于中等水平，既不像并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器那樣需要大量的比較器，也不像積分型A/D轉(zhuǎn)換器那樣需要復(fù)雜的積分電路。這使得它在成本和性能之間達(dá)到了較好的平衡。
6. 價(jià)格適中
   • 在低分辨率（<12位）的應(yīng)用中，逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器的價(jià)格相對(duì)較為便宜。然而，在高精度（>12位）的應(yīng)用中，其價(jià)格可能會(huì)相對(duì)較高。但總體而言，它的價(jià)格相對(duì)于其他類型的A/D轉(zhuǎn)換器來說仍然是適中的。

二、結(jié)構(gòu)

逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器主要由以下幾個(gè)部分組成：逐次逼近比較寄存器（SAR）、D/A轉(zhuǎn)換器、比較器以及時(shí)序和控制邏輯等。

1. 逐次逼近比較寄存器（SAR）
   • SAR是逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器的核心部件之一，用于存儲(chǔ)和更新推測信號(hào)的數(shù)字量。在轉(zhuǎn)換過程中，SAR從最高位開始逐位設(shè)定數(shù)字量，并通過D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)（推測信號(hào)），與待轉(zhuǎn)換的模擬輸入信號(hào)進(jìn)行比較。
2. D/A轉(zhuǎn)換器
   • D/A轉(zhuǎn)換器用于將SAR中的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)（推測信號(hào)）。這個(gè)模擬信號(hào)將與待轉(zhuǎn)換的模擬輸入信號(hào)進(jìn)行比較，以確定下一位的數(shù)字量。D/A轉(zhuǎn)換器的精度和穩(wěn)定性對(duì)逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器的整體性能有重要影響。
3. 比較器
   • 比較器是逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器的另一個(gè)關(guān)鍵部件，用于比較模擬輸入信號(hào)和推測信號(hào)。根據(jù)比較結(jié)果，比較器會(huì)輸出相應(yīng)的信號(hào)給控制邏輯部分，以調(diào)整推測信號(hào)的數(shù)字量。
4. 時(shí)序和控制邏輯
   • 時(shí)序和控制邏輯負(fù)責(zé)控制整個(gè)轉(zhuǎn)換過程的時(shí)序和邏輯。它根據(jù)比較器的輸出信號(hào)調(diào)整SAR中的數(shù)字量，并控制D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換過程。同時(shí)，時(shí)序和控制邏輯還負(fù)責(zé)處理轉(zhuǎn)換結(jié)束后的輸出信號(hào)，以便將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出給后續(xù)的數(shù)字設(shè)備處理。

三、工作原理

逐次比較式包括一個(gè)高分辨率比較器、高速DAC和控制邏輯，以及逐次比較寄存器SAR。

模擬信號(hào)加到比較器的一個(gè)輸入端，比較器的另一個(gè)輸入端與D/A轉(zhuǎn)換器的輸出端相連。

轉(zhuǎn)換過程：轉(zhuǎn)換命令發(fā)出，DAC的半量程MSB輸出與輸入信號(hào)比較，若輸入高于MSB，該位保持為高。對(duì)下一比特1/4量程進(jìn)行比較，若加上第二位仍小于輸入信號(hào)，第二位保持高。依次類推，直到最低位。轉(zhuǎn)換過程結(jié)束，指示輸出寄存器為有效信號(hào)。

逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理基于二分法逼近的原理。具體來說，它首先將來自傳感器的模擬輸入信號(hào)與推測信號(hào)進(jìn)行比較。如果模擬輸入信號(hào)大于推測信號(hào)，則比較器輸出為1，控制邏輯將使推測信號(hào)增大；反之，如果模擬輸入信號(hào)小于推測信號(hào)，則比較器輸出為0，控制邏輯將使推測信號(hào)減小。這個(gè)過程會(huì)不斷重復(fù)，直到推測信號(hào)與模擬輸入信號(hào)相等或足夠接近為止。

在轉(zhuǎn)換過程中，逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器采用了一種逐位比較的方式。它從SAR的最高位開始，依次對(duì)每一位進(jìn)行比較和判斷。如果某一位的比較結(jié)果為1，則將該位置為1；否則，將該位置為0。通過這種方式，逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器能夠逐步縮小模擬信號(hào)與推測信號(hào)之間的差距，最終實(shí)現(xiàn)高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換。

四、應(yīng)用領(lǐng)域

逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括音頻處理、生物醫(yī)學(xué)設(shè)備、通信系統(tǒng)和無線電頻譜監(jiān)測等。

• 生物醫(yī)學(xué)設(shè)備 ：在心電圖儀、血壓計(jì)等生物醫(yī)學(xué)設(shè)備中，逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器用于實(shí)時(shí)地將生理信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，有助于醫(yī)生更準(zhǔn)確地診斷疾病和監(jiān)測患者的健康狀況。
• 通信系統(tǒng) ：在通信系統(tǒng)中，逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器用于將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以便于進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，這有助于提高通信系統(tǒng)的傳輸效率和可靠性。
• 無線電頻譜監(jiān)測 ：在無線電頻譜監(jiān)測中，逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器用于將無線電頻譜轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以便于進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析，有助于實(shí)現(xiàn)頻譜管理和頻譜分配等功能。

綜上所述，逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器以其高精度、轉(zhuǎn)換時(shí)間固定、轉(zhuǎn)換速度快、抗干擾能力強(qiáng)以及適中的電路規(guī)模和價(jià)格等特點(diǎn)，在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。隨著科技的不斷發(fā)展進(jìn)步和人們對(duì)于數(shù)字化處理需求的不斷增長，逐次比較式A/D轉(zhuǎn)換器將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。