第9章模数转换器与数模转换器2.ppt

一、 A/D转换基本原理 三、 A/D转换器工作原理 实例 三、 ADC的主要技术参数 2. 转换误差 * * 第九章 数/模和模/数转换 三、 ADC的主要技术参数 一、 A/D转换基本原理 二、 A/D转换器工作原理 A/D转换 四、 集成A/D转换器及其应用举例 复习 为什么要ADC或DAC ？ 组成D/A转换器的基本指导思想？ DAC的主要技术参数？ 　　A/D转换目标：将时间连续、幅值也连续的模拟信号转换为时间离散、幅值也离散的数字信号。 　　四个步骤：采样、保持、量化、编码。 A/D转换 1. 采样与保持 　　 　 （1）将一个时间上连续变化的模拟量转换成时间上离散的模拟量称为采样。 　　图9-7 采样过程示意图 　　取样定理：设取样脉冲s(t)的频率为fS，输入模拟信号x(t)的最高频率分量的频率为fmax，必须满足 　　fs ≥ 2fmax 　　y(t)才可以正确的反映输入信号(从而能不失真地恢复原模拟信号)。 通常取fs ＝（2.5～3）fmax 。 　 （2）由于A/D转换需要一定的时间，在每次采样以后，需要把采样电压保持一段时间。 　　s(t)有效期间，开关管VT导通，uI向C充电，uO (=uc)跟随uI的变化而变化； 　　s(t)无效期间，开关管VT截止，uO (=uc)保持不变，直到下次采样。（由于集成运放A具有很高的输入阻抗，在保持阶段，电容C上所存电荷不易泄放。） 图9-8 采样―保持电路及输出波形 2. 量化和编码 　　数字量最小单位所对应的最小量值叫做量化单位△。 　　将采样－保持电路的输出电压归化为量化单位△的整数倍的过程叫做量化。 　　用二进制代码来表示各个量化电平的过程，叫做编码。 　　一个n位二进制数只能表示2n个量化电平，量化过程中不可避免会产生误差，这种误差称为量化误差。量化级分得越多（n越大），量化误差越小。 划分量化电平的两种方法 （a）量化误差大；（b）量化误差小 直接A/D转换器：并行比较型A/D转换器 　　　　　 逐次比较型A/D转换器 间接A/D转换器：双积分型A/D转换器 　　　　　　　　 电压转换型A/D转换器 1. 逐次比较型A/D转换器 　　天平称重过程：砝码（从最重到最轻），依次比较，保留/移去，相加。 　 逐次比较思路：不同的基准电压－－砝码。 　　图7-9 逐次逼近型ADC电路框图 CP D n-1D n-2 D n-3…D1D0 u0 (V) uIuO？ 0 1 0 0… 00 0.5UREF 1（D n-1为1）/0（D n-1为0） 1 D n-1 1 0… 00 0.75/0.25UREF 1（D n-2为1）/0（D n-2为0） 2 D n-1 D n-2 1… 00 … 1（D n-3为1）/0（D n-3为0） … … … … n-1 D n-1D n-2 D n-3…D11 … 1（D 0为1）/0（D 0为0） 基准电压UREF n位A/D转换器 电路由启动脉冲启动后: 　　8位A/D转换器，输入模拟量uI=6.84V， 　　D/A转换器基准电压 UREF=10V。 相对误差仅为0.06%。转换精度取决于位数。 CP D7D6D5D4D3D2D1D0 u0 (V) uIuO 0 5 1 1 7.5 0 2 6.25 1 3 6.875 0 4 6. 5625 1 5 6.71875 1 6 6.796875 1 7 6.8359375 1 uIuO为1否则为0 　　图9-10 8位逐次比较型A/D转换器波形图 2. 双积分型A/D转换器 基本原理：对输入模拟电压uI和基准电压-UREF分别进行积分，将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔T2，然后在这个时间间隔里对固定频率的时钟脉冲计数，计数结果N就是正比于输入模拟信号的数字量信号。　　 （1）电路组成 　　图7-11 双积分型ADC电路 ① 积分器： Qn=0，对被测电压uI进行积分；　　　 　　　 　 Qn=1，对基准电压-UREF进行积分。 ② 检零比较器C：当uO≥0时，uC＝0； 当uO＜0时，uC＝1。 ③ 计数器：为n＋1位异步二进