AD轉換的一個硬體實現原理
阿新 • • 發佈：2018-11-11
ADC的一個實現原理如下，也就是說利用PWM濾波後得到的電壓值作為比較器的正端輸入，而模擬輸入作為比較器的負端輸入，通過判斷輸出是高還是低，加上不斷地改變比較器正端的輸入電壓（通過改變PWM的佔空比），從而界定出模擬輸入電壓的範圍。
據說，很多微控制器採用了這種方法。
舉個例子，假設模擬輸入為2V，假設PWM的高電平為5V，我們先使比較器正端的輸入電壓為2.5V，則輸出為高，此時我們知道模擬輸入小於2.5V，接著採用折半的方法繼續驗證，使比較器正端的輸入電壓為1.25V，此時輸出為低，所以我們知道模擬輸入大於1.25V，以此類推，我們會不斷得到一個越來越精確的範圍。具體精度受限於具體電路，所以也就有了很多微控制器所說的具體多少位ADC（諸如10bit-AD等）了。
下面進行模擬驗證（採用軟體multisim）：
（1）RC濾波效果如下：
從圖中我們可以知道，PWM方波（藍色）經過RC濾波後，會得到一個直流電壓（紅色），由於此時PWM的佔空比為50%，所以輸出電壓是PWM高電平的50%，要想改變輸出電壓的大小，只需要改變PWM的佔空比即可（正比關係）。
需要注意的是，通過模擬驗證：提高R、C的值可以使輸出的紋波變小，但是會使延時時間變長（也就是到達穩定電壓的時間變長）。增加PWM的頻率也可以使紋波變小，且目前沒有發現對電路有什麼不好的影響。
（2）當正端輸入（2.5V）比模擬輸入高（2V）時，效果如下，此時輸出為高（綠色）。
（3）當正端輸入（1.25V）比模擬輸入低（2V）時，效果如下，此時輸出為高（綠色）。
（4）通過不斷的判斷輸入的高低，不斷的調整輸入電壓的範圍，就可以得到越來越精確的範圍。