１.转换方式
直接转换ADC。
２.电路结构
3位并行比较型A/D转换器原理电路如图11.9.1所示。它由电阻分压器、电压比较器、寄存器及编码器组成。
图11.9.1 3位并行A/D转换器
３.工作原理
图中的8个电阻将参考电压VREF分成8个等级，其中7个等级的电压分别作为7个比较器 C1～C7的参考电压，其数值分别为VREF/15、3VREF/15…、13VREF/15。输入电压为v1，它的大小决定各比较器的输出状态，如当0≤v1<VREF/15时，C7～C1的输出状态都为0；当3VREF/15≤v1<5VREF/15时，比较器C6和C7的输出CO6=CO7=1，余各比较器的状态均为0。根据各比较器的参考电压值， 可以确定输入模拟电压值与各比较器输出状态的关系。 比较器的输出状态由D触发器存储，经优先编码器编码，得到数字量输出。 优先编码器优先级别最高是I7，最低的是I1。
设v1变化范围是 0～VREF，输出3位数字量为D2D1D0,3位并行比较型A/D转换器的输入、输出关系如表10.2.1所示。
表11.9.1 3位并行A/D转换器输入与输出关系对照表
模拟输入 |
比较器输出状态 |
数字输出 |
||||||||
CO1 |
CO2 |
CO3 |
CO4 |
CO5 |
CO6 |
CO7 |
D2 |
D1 |
D0 |
|
0≤v1<VREF/15 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
VREF/15≤v1<3VREF/15 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
3VREF≤v1<5VREF/15 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
5VREF≤v1<7VREF |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
1 |
7VREF/15≤v1<9VREF/15 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
0 |
9VREF/15≤v1<11VREF/15 |
0 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
1 |
11VREF/15≤v1<13VREF/15 |
0 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
0 |
13VREF≤v1<VREF |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
1 |
４.特点
(1)由于转换是并行的，其转换时间只受比较器、触发器和编码电路延迟时间的限制，因此转换速度最快。
(2)随着分辨率的提高，元件数目要按几何级数增加。一个n位转换器，所用比较器的个数为2n-1，如8位的并行A/D转换器就需要28-1=255个比较器。由于位数愈多，电路愈复杂，因此制成分辨率较高的集成并行A/D转换器是比较困难的。
(3)精度取决于分压网络和比较电路。
(4)动态范围取决于VREF。
单片集成并行比较型A/D转换器的产品很多，如AD公司的AD9012（TTL工艺，8位）、AD9002(ECL工艺，8位)、AD9020(TTL工艺，10位)等。
５.改进方法
为了解决提高分辨率和增加元件数的矛盾，可以采取分级并行转换的方法。10位分级并行A/D转换原理如图11.9.2所示。图中输入模拟信号v1，经取样-保持电路后分两路，一路先经第一级5位并行A/D转换进行粗转换得到输出数字量的高5位，另一路送至减发器，与高5位D/A转换得到的模拟电压相减。由于相减所得到的差值电压小于1VLSB，为保证第二级A/D转换器的转换精度，将差值放大25=32倍，送第二级5位并行比较A/D转换器，得到低5位输出。这种方法虽然在速度上作了牺牲，却使元件数大为减少，在需要兼顾分辨率和速度的情况下常被采用。
图11.9.2 分级并行转换10位A/D转换器