电路与电子技术基础第11章 数模和模数转换-修改

1、电路与电子技术电路与电子技术基础第基础第1111章章 数模数模和模数转换和模数转换D/A转换器转换器11.1.2 D/A转换器的主要参数转换器的主要参数1.分辨率分辨率是指电路能够分辨的最小输出电压（对应于输入数字只有最低有效位为1）与满量程输出电压（对应于输入数字量所有有效位全为1）之比，它说明分辨最小电压的能力。对于n位DAC，其分辨率为 分辨率= 121n 2.转换精度和非线性度 转换精度是指D/A转换器输出的实际值和理论值之差 ，该值一般应低于 。 在满刻度范围内，偏离理想的转换特性的最大值称非线性误差，它与满刻度值之比称为非线性度，常用百分比来表示。如图11.4所示，DAC输入输出特

2、性曲线理想情况下是一条直线，各个数字量与所对应的模拟量的交点必然位于这条直线上。 3.建立时间 建立时间是描述D/A转换器转换速度快慢的一个重要参数，一般是指在输入数字量改变后，输出模拟量达到稳定值所需的时间，也称转换时间。LSBV2111.2 AD转换器转换器11.2.1 AD转换的基本结构和工作原理转换的基本结构和工作原理 在AD转换器中，输入是在时间上连续变化的模拟信号，而输出则是在时间上、幅度上都是离散的数字信号。要将模拟信号转换成数字信号，首先要按一定的时间间隔抽取模拟信号(即采样)，并将抽取的模拟信号保持一段时间，以便进行转换。然后将采样保持下来的采样值进行量化(quantizat

3、ion)和编码(coding)，转换成数字量来输出。由此可知，一般的AD转换需要通过采样、保持、量化和编码4个步骤来完成。1采样保持电路 采样保持电路(SamplingHold circuit，SH电路)中的采样就是将一个在时间上连续变化的模拟信号按一定的时间间隔和顺序进行采集，形成在时间上离散的模拟信号。采样原理的示意及其波形如图11.9所示。电子模拟开关在采样脉冲uS(t)的作用下作周期性的变化，当uS为高电平时，S闭合，输出uOuI；当uS为低电平时，S断开，输出 uO0。图11.9 采样原理的示意图及波形由于采样脉冲的宽度很小，因而使量化装置来不及反应，所以需要在采样门之后加一个保持电

4、路，如图11.10所示，它实际上就是一个存储电路，通常利用电容器C的存储电荷 (电压)的作用以保持样值脉冲。 2量化编码电路 数字信号不仅在时间上是离散的，而且在幅值上也是不连续的。即任何一个数字量的大小都是以某个规定的最小数量单位的整数倍来表示的。因此当用数字来表示采样保持电路输出的模拟信号时，也必须把它化成这个最小数星单位的整数倍，这个转化过程叫量化，而所规定的最小数量单位叫做量化单位，用S表示，它是数字信号最低位为“1”而其他位均为“0”时所对应的模拟量，即1LSB。11.2 AD转换器转换器11.2.1 AD转换的基本结构和工作原理转换的基本结构和工作原理 在AD转换器中，输入是在时间

5、上连续变化的模拟信号，而输出则是在时间上、幅度上都是离散的数字信号。要将模拟信号转换成数字信号，首先要按一定的时间间隔抽取模拟信号(即采样)，并将抽取的模拟信号保持一段时间，以便进行转换。然后将采样保持下来的采样值进行量化(quantization)和编码(coding)，转换成数字量来输出。由此可知，一般的AD转换需要通过采样、保持、量化和编码4个步骤来完成。1采样保持电路 采样保持电路(SamplingHold circuit，SH电路)中的采样就是将一个在时间上连续变化的模拟信号按一定的时间间隔和顺序进行采集，形成在时间上离散的模拟信号。采样原理的示意及其波形如图11.9所示。电子模拟开

6、关在采样脉冲uS(t)的作用下作周期性的变化，当uS为高电平时，S闭合，输出uOuI；当uS为低电平时，S断开，输出 uO0。 图11.9 采样原理的示意图及波形由于采样脉冲的宽度很小，因而使量化装置来不及反应，所以需要在采样门之后加一个保持电路，如图11.10所示，它实际上就是一个存储电路，通常利用电容器C的存储电荷 (电压)的作用以保持样值脉冲。 图11.10 采样保持电路示意图及波形2量化编码电路 数字信号不仅在时间上是离散的，而且在幅值上也是不连续的。即任何一个数字量的大小都是以某个规定的最小数量单位的整数倍来表示的。因此当用数字来表示采样保持电路输出的模拟信号时，也必须把它化成这个最

7、小数星单位的整数倍，这个转化过程叫量化，而所规定的最小数量单位叫做量化单位，用S表示，它是数字信号最低位为“1”而其他位均为“0”时所对应的模拟量，即1LSB。 将量化的离散量用相应的二进制代码表示，称为编码。这个二进制代码便是AD转换器的输出信号。 2E3E11.2.2 AD转换器的组成和工作原理1.逐次比较型AD转换器 逐次比较型AD转换器又称为逐次逼近型ADC或逐次渐近型ADC，它是一种直接型AD转换器，类似于用天平称物的过程，它通过对模拟量不断地逐次比较、鉴别，直到最末一位为止。 逐次比较型AD转换器原理框图如图11.13所示。11.2.2 AD转换器的组成和工作原理2双积分AD转换器 双积分型ADC又称积分比较型ADC，它是间接型AD转换器中最常用的一种，其基本原理是先把输入的模拟信号电压变换成个与其成正比的时间，然后在这段时间里对固定频率的时钟脉冲进行计数，该计数结果就是正比于输入模拟信号的数字量输出。双积分型ADC的原理框图如图11.14所示。11.3 Multisim应用于转换器分析 例11.