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逐次逼近型SAR ADC
资料介绍
一、基本概念与发展历程
基本定义
逐次逼近型模数转换器（Successive Approximation Register Analog-to-Digital Converter，简称SAR ADC）是一种中等分辨率、中等采样速率的模数转换器件，通过二分法逐次比较输入模拟电压和内部数模转换器（DAC）输出的反馈电压，经过N次迭代后得到N位二进制数字输出，核心原理是从最高位到最低位依次确定每一位的取值，最终逼近输入模拟信号对应的数字量。
发展历程
SAR ADC的设计思路最早可追溯到1940年代，早期采用真空管、分立元件实现，转换速率慢、体积大，仅应用于专业测量领域。随着集成电路技术发展，1970年代CMOS工艺成熟后，单片集成的SAR ADC开始量产，分辨率从最初的8位逐步提升到10位、12位。进入21世纪后，随着数字电路工艺演进，SAR ADC凭借低功耗、小面积的优势，成为物联网、可穿戴设备等低功耗场景的主流选择，当前最先进工艺下分辨率已经可以实现16位，采样速率达到GSa/s级别，覆盖了从工业测量到高速通信的多个应用场景。
二、工作原理
SAR ADC的核心模块包括：采样保持电路（Sample and Hold，S/H）、比较器（Comparator）、逐次逼近寄存器（Successive Approximation Register，SAR逻辑）、内部数模转换器（DAC）四个部分，工作过程分为三个阶段：采样阶段、逐次比较阶段、输出阶段。
1. 采样阶段
采样保持电路对输入的模拟电压信号
进行采样，将采样得到的电压保持在采样电容上，保证在整个逐次比较过程中比较器的输入电压稳定不变。
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