模数转换器输出一个数字码,这个码并不是由“分辨率”三个字直接生成的。TI在2021年1月发布的应用报告SWRA679《SimpleLink Wi-Fi CC32xx ADC》中,用SAR架构说明输入怎样被采样,以及转换阶段怎样逐位决定输出。理解这一内部过程,有助于把器件位数规格与编码产生过程分别阅读。

报告第1.1节把SAR转换分为采样阶段和转换阶段。采样时,模拟输入使采样保持电容充到输入电压水平;采集阶段完成后,该电容与外部电路断开,并连接内部比较器,转换阶段由此开始。这里采用的是原文的功能关系,不转述开关控制步骤或给出电路连接建议。

这个区分说明,转换阶段所比较的对象,与前面取得的输入状态有关。读者不能把整个过程压成“输入一变化,所有输出位立即同时确定”。原文描述的是先采集,再通过内部比较形成数字决定;具体器件的时间安排仍需对应资料,本文没有推算任何项目的采样或转换耗时。

在逐位搜索中,内部产生与参考量相联系的二进制加权模拟电压。报告说明,搜索从最高有效位MSB的决定开始,对各个二进制权重位重复比较,直到完成最低有效位LSB的决定。每一位的取值依据,是模拟输入高于还是低于DAC电压。于是,“逐次逼近”在这段文字中具有明确含义:按位作出比较决定,而不是一次读取出整个字长。

逐次逼近寄存器与内部DAC也各有角色。原文写到,寄存器在每个转换时钟周期向内部DAC提供数字码。将这一点与比较段连起来看,数字码既参与形成用于比较的内部电压,又随着逐位决定而形成转换结果。这是对该架构文字的串联解释,并未补画未经核验的内部电路。

对整理模拟芯片资料的工程读者,采样、保持、比较和逐位决定这几个词,分别回答过程中的不同问题。采样说明输入状态怎样进入转换链;比较说明位值判断依据;MSB到LSB说明决定的顺序。仅列出“若干位ADC”不能替代这条机制说明,而理解机制也不能直接证明某器件的准确度或噪声表现。

本文采用SWRA679第2页第1.1节的完整机制文字,并以首页的文档身份限定来源。后面的应用实例与具体使用安排不在本篇范围内。文章不提供引脚配置、寄存器代码、采样参数或器件替代建议;这里解释的是TI所述SAR架构怎样把取得的模拟输入逐位转成数字码。

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