利用微控制器、运算放大器和电阻实现ADC

该设计理念解释了如何使用微控制器和一些常用组件实现8位模数转换器（ADC）。

模数转换器（ADC）广泛用于各种电子设备。但是，大多数低成本微控制器不包括ADC外设。该设计理念提供了一种使用微控制器和一些常见组件实现8位ADC的方法。该电路由电阻和运算放大器组成（图 1）。

图1.模数转换器电路。

R3–R18电阻形成R/2R梯形电阻网络，将数字信息转换为模拟输出。换句话说，它是一个简单的DAC。位7（MSB）（最高有效位）到位0（LSB）（最低有效位）由微控制器的数字输出端口驱动。DAC输出电压的公式为：

其中 V迪奥是微控制器的 I/O 电源电压。位[7：0]是二进制DAC输入的十进制等效值。

运算放大器用作比较器，用于比较DAC的输出和模拟输入（AIN）。比较器（CMP_OUT）的输出连接到微控制器的输入。

微控制器输出数据按降序循环变化，并馈入DAC输入。将每个瞬时DAC输出与模拟输入电压进行比较。当DAC输出低于模拟输入时，比较器输出将切换为低电平。比较器输出反馈到微控制器的输入端口。从比较器接收到逻辑低电平信号后，微控制器停止并保存DAC输入数据（微控制器输出数据）。最终DAC输入数据是ADC输出。

清单1提供了为Maxim的MAXQ2000微控制器编写的示例代码。

同样，您可以使用相同的概念实现具有不同分辨率的ADC。但是，在实现高分辨率ADC时，需要具有较低容差的更高质量的电阻来降低DAC输出误差。

审核编辑：郭婷