第九章数 模与模 数转换数模转换DA模数转换AD转换精度.ppt

间接A/D转换器： 首先将输入的模拟电压信号vI转换成与之成正比的时间（频率）信号，然后在这个时间宽度内对固定频率的时钟脉冲计数，计数结果是正比于输入模拟电压vI的数字信号。 * 第九章 数-模和模-数转换 数/模转换D/A 模/数转换A/D 转换精度和转换速度是衡量A/D D/A转换器性能优劣的主要指标。 9.1 D/A转换器 （1）权电阻网络D/A转换器 n位二进制数Dn=dn-1dn-2 … d1d0 权值 2n-12n-2 …2120 4位权电阻网络D/A转换器 n=4 S0—S3 4个电子开关， 1个求和放大器 , ， ， d3 … d0代码为1，接参考电压源VREF ，有支路电流Ii 流向求和放大器。 d3 … d0代码为0，接地。 求和放大器是理想运放，接成负反馈 开环增益∞，输入电流=0， 输入电阻∞，输出电阻=0 V+V- vo为正 V+V- vo 为负 ∵RF负反馈， V-V+时， vo负值反馈V-，使V-降低。 ∴V-≈V+=0 虚地点 运放输入电流为零 vo= -RFi∑ = -RF(I3+I2+I1+I0) ∵V-≈0 ∴ di =1，有支路电流Ii 取RF =R/2代入 n位的权电阻网络D/A转换器 当RF =R/2 vo变化范围 Dn=0 vo=0， 所以vo变化范围0 → 权电阻网络简单，电阻阻值多，精度难以保证。 Dn =111…11 （2）倒T形电阻网络D/A转换器 开关Si接哪边都是接地。 只有R、2R两种阻值的电阻 V-虚地点，等效电路 电阻网络并联后， 总阻值为R，总电流 流过每个支路的电流 I/2、I/4、I/8、I/16 di=0 Si→V+ di=1 Si→V- 流入V-电流 反馈电阻R，输出电压 n位倒T形电阻网络 RF =R时 9.2 A/D转换器 （1）基本原理 取样-保持-量化-编码 ①取样定理 fS≥2fi(max) 取样频率≥输入模拟信号vI的最大频率分量频率 的2倍，就可以用低通滤波器将取样信号vS还原vI。 低通滤波器的频率特性fS=(3—5)fi(max) ②量化和编码 最小数量单位称为量化单位△ 将取样电压表示为△的整数倍，叫做量化。 编码：将量化结果用代码表示。 量化误差：模拟电压取样值不被△整除， 舍弃的部分。 例：0—1V模拟信号用3位二进制码表示 取△=1/8V 最大量化误差△=1/8V 取△=2/15V 0—1/15 V 000 0—1/2△ 最大量化误差减小到 1/2△=1/15 V 输入模拟电压 在正、负范围内 变化时， 用二进制补码编码。 ③取样保持电路 T是N沟道增强型MOS管， 作模拟开关用。 取样脉冲vL=高电平 T导通 vI→RI→T→CH 电容充电 取RI=RF，运放输入电流为零，充满电后 vo = vC = -vI 当vL=0 MOS管截止，vC保持，运放输入阻抗越高， CH漏电越小，保持时间越长。 （2）并联比较型A/D转换器 直接A/D转换器 三部分组成： 电压比较器、寄存器、代码转换电路 输入信号vI是在 0—VREF参考电压源之间的模拟取样值。 输出3位二进制数码d2d1d0。 电阻分压： 1/15VREF—13/15VREF， 7个比较电平，量化单位△=2/15 VREF， 7个电压比较器C1…C7，vI →同相端， 比较电平 →反相端。 vI 1/15 VREF，C1…C7=0 全为0， 寄存器触发时钟CLK↑，存入全0。 3/15 VREF 7个电压比较器C1…C7， vI →同相端， 比较电平 →反相端。 vI 1/15 VREF， C1…C7=0 全为0， 寄存器触发时钟CLK↑， 存入全0。 1/15 VREF ≤vI 3/15 VREF C1=1 CLK作用下Q1 =1， 其余全为0。 3/15 VREF ≤vI 5/15 VREF C1= C2=1 比较电压小于vI的 比较器输出全为1。 代码转换电路（编码器电路） d2= Q4 d1= Q6+ Q’4 Q2 d0= Q7+ Q’6 Q5+ Q’4 Q3+ Q’2 Q1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1