AD转换器工作原理

精品文档 1欢迎下载 模数转换器最重要的参数是转换的精度 通常用输出的数字信号的位数的多少表示 转换 器能够准确输出的数字信号的位数越多 表示转换器能够分辨输入信号的能力越强 转换 器的性能也就越好 A D 转换一般要经过采样 保持 量化及编码 4 个过程 在实际 电路中 有些过程是合并进行的 如采样和保持 量化和编码在转换过程中是同时实现的 模模数数转转换换原原理理概概述述 随着数字电子技术的迅速发展 各种数字设备 特别是数字 电子计算机的应用日益广泛 几乎渗透到国民经济的所有领域之中 数字计算机只能够对 数字信号进行处理 处理的结果还是数字量 它在用于生产过程自动控制的时候 所要处 理的变量往往是连续变化的物理量 如温度 压力 速度等都是模拟量 这些非电子信号 的模拟量先要经过传感器变成电压或者电流信号 然后再转换成数字量 才能够送往计算 机进行处理 模拟量转换成数字量的过程被称为模数转换 简称 A D Analog to Digital 转换 完成模数转换的电路被称为 A D 转换器 简称 ADC Analog to Digital Converter 数字量转换成模拟量的过程称为数模转换 简称 D A Digital to Analog 转换 完成数模转换的电路称为 D A 转换器 简称 DAC Digital to Analog Converter 模拟信号由传感器转换为电信号 经放大送入 AD 转换器转换为数字量 由数字电路进行 处理 再由 DA 转换器还原为模拟量 去驱动执行部件 为了保证数据处理结果的准确性 AD 转换器和 DA 转换器必须有足够的转换精度 同时 为了适应快速过程的控制和检测的 需要 AD 转换器和 DA 转换器还必须有足够快的转换速度 因此 转换精度和转换速度乃 是衡量 AD 转换器和 DA 转换器性能优劣的主要标志 转转换换方方法法 模数转换过程包括量化和编码 量化是将模拟信号量程分成许多离散量级 并确定输入信号所属的量级 编码是对每一量级分配唯一的数字码 并确定与输入信号相 对应的代码 最普通的码制是二进制 它有2的 n 次方个量级 n 为位数 可依次逐个编 号 模数转换的方法很多 从转换原理来分可分为直接法和间接法两大类 直接法是直接 将电压转换成数字量 它用数模网络输出的一套基准电压 从高位起逐位与被测电压反复 比较 直到二者达到或接近平衡 见图 控制逻辑能实现对分搜索的控制 其比较方法如 同天平称重 先使二进位制数的最高位Dn 1 1 经数模转换后得到一个整个量程一半的模 拟电压VS 与输入电压 Vin 相比较 若Vin VS 则保留这一位 若VinVS还是Vin V来决定是否保留这一位 经过n次比 较后 n位寄存器的状态即为转换后的数据 这种直接逐位比较型 又称反馈比较型 转 换器是一种高速的数模转换电路 转换精度很高 但对干扰的抑制能力较差 常用提高数 据放大器性能的方法来弥补 它在计算机接口电路中用得最普遍 间接法不将电压直 接转换成数字 而是首先转换成某一中间量 再由中间量转换成数字 常用的有电压 时间 间隔 V T 型和电压 频率 V F 型两种 其中电压 时间间隔型中的双斜率法 又称双积分 法 用得较为普遍 模数转换器的选用具体取决于输入电平 输出形式 控制性质以 及需要的速度 分辨率和精度 用半导体分立元件制成的模数转换器常常采用单元结 构 随着大规模集成电路 技术的发展 模数转换器体积逐渐缩小为一块模板 一块集成电 精品文档 2欢迎下载 路 精