结果表示逐次逼近型AD转换器原理框图课件

第7章上页下页返回

7.1数/模(D/A)转换器第7章数/模与模/数转换器7.3模拟开关与采样-保持（S/H）电路

7.2模/数(A/D)转换器第7章上页下页返回7.1数/模(D/A)转换器第7章1第7章上页下页返回

7.1.1

T型电阻网络D/A转换器7.1数/模(D/A)转换器7.1.2集成D/A转换器举例第7章上页下页返回7.1.1T型电阻网络D/A转换器2D/A的组成框图上页下页第7章返回翻页电子开关电阻网络输入寄存器基准电压求和放大7.1.1

T型电阻网络D/A转换器模拟量输出数字量输入D/A的组成框图上页下页第7章返回翻页电子开关电阻3

T型电阻网络D/A转换器

梯形电阻网络A、B、C、D任意一点，其右边的电阻网络等效电阻均等于R。

S为电子开关。

当D=0时S接地；当D=1时S接“地”（虚地）。基准电源并行数字输入上页下页第7章翻页电子开关模拟信号输出RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIRfUO－＋△8＋ABCDIo1Io2++_返回T型电阻网络D/A转换器梯形电阻网络A、B、C、4RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIUO－＋△8＋ABCDIo1Io2_++当D=0时S接地；当D=1时S接“地”（虚地），T型电阻网络的等效电路即不论模拟开关接到左边还是右边，电阻2R一端总是零电位。其等效电路如图：第7章上页下页翻页RRUREFII=UREFR

梯形电阻网络A、B、C、D任意一点，其右边的电阻网络等效电阻均等于R。返回RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D5I=UREFR

上页下页第7章翻页RRR2R2R2R2RI0I1I2I3UREFIABCDI0I1I2I32RRRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIRfUO－＋△8＋ABCDIo1Io2++_Io1=I3I2I1I0+++=（D323+D222+D12124I+D020）UO=–RfI01=–（D323+D222+D12124RfI+D020）UO=–

(D323+D222+D121+D020)UREFRf24RUO=–

(Dn-12n-1+Dn-22n-2+…+D121+D020)UREFRf2nR返回I=UREFR上页下页第7章翻页RRR2R2R2R26上页下页第7章

D/A的主要技术参数是指最小输出电压（对应的输入二进制数为1）与最大输出电压(对应的输入二进制数的所有位全为1)之比。例如十位数模转换器的分辨率为：分辨率=1/（2n-1）表示实际输出的电压值与理想的输出电压值之间的差别。从数码输入到模拟电压稳定输出间的时间称为转换速度。1210-1≈0.001※分辨率:

※转换精度：※转换速度：翻页返回上页下页第7章D/A的主要技术参数是指最小输出电压（对7

CC7520外部引脚图

Iout1、Iout2：电流输出端RF：反馈信号输入端UDD：电源输入端，5~10VGND：接地端UREF：基准电源，–10V~+10V上页下页第7章翻页

CC7520D/A转换器

CC7520是10位CMOS电流开关型D/A转换器，其结构简单，通用性好。片内只含倒T型电阻网络、电子开关和反馈电阻RF，应用时外部要接参考电压源和运算放大器。引脚功能D9~D0：数字信号输入端Iout1Iout2GNDD9D8D7D6D5D4D3D2D1D0UDDUREFRF123456781615141312111097.1.2集成D/A转换器举例返回CC7520外部引脚图Iout1、Iou8上页下页第7章翻页

CC7520D/A转换器应用电路12341615141312CC7520……D0D1D9UREFUDD++_U0UO=–

(D929+D828+…+D121+D020)UREF210

返回上页下页第7章翻页CC7520D/A转换器应用电路1239

程控三角波/方波发生器……D8D7D0++_U01123416151413CC752056D9_++UREF+15VU02A1A2UO2UO1第7章上页下页返回本节结束1kR1R2CDZ10k20k程控三角波/方波发生器……D8D7D0++_U01123410第7章上页下页返回

7.2.1逐次逼近型A/D转换器7.2

模/数(A/D)转换器*7.2.2双积分型A/D转换器概述第7章上页下页返回7.2.1逐次逼近型A/D转换器711上页下页第7章返回翻页

A/D转换器的作用是将输入的模拟电压数字化。●●●●●●●●●●●●直接转换器：主要分为两大类：间接转换器：逐次逼近型、并联比较型等单积分型、双积分型等概述：上页下页第7章返回翻页A/D转换器的作用是将127.2.1逐次逼近型A/D转换器顺序砝码重量

比较判断砝码去留18g8g<13g

留

128g+4g12g<13g

留

1

38g+4g+2g14g>13g

去

048g+4g+1g13g=13g

留

1逐次逼近的基本思想：类似于用天平称物上页下页第7章返回翻页

结果表示7.2.1逐次逼近型A/D转换器顺序砝码重量比较判断砝码13逐次逼近型A/D转换器原理框图上页下页第7章返回翻页电压比较器输出数字量模拟信号输入参考电压逐次逼近寄存器D/A

转换器节拍脉冲发生器输出寄存器CP逐次逼近型A/D转换器原理框图上页下页第7章返回翻页电输出数14四位D/A转换器1DQCDQCDQCDQC+C4C3C2C1C0SDJKRDCQ0SDJKRDCQ1SDJKRDCQ2SDJKRDCQ3+Ui=5.52V比较器节拍脉冲发生器•••••••••••••时钟脉冲数码寄存器d3d2d1d0••••••上页下页第7章返回逐次比较寄存器U0U+U+JKU0=(d323+d222+d121+d020)24URCC0C2C1C3C401000UR=8VU0=4V10000010111011翻页U0=5VU0=6V01U0=5.5V四位逐次逼近型A/D转换器D/A四1DQCDQCDQCDQC+C4SDKRDCQ0SDKRD15顺序d3d2d1d0UA/V比较该位1的去留11

0

0

04UA<UI1

1

0

026UA>UI1

0

1

035UA<UI1

0

1

145.5UA≈UI留去留留UA逼近UI的波形四位逐次逼近型ADC的转换过程UA逼近U1的波形上页下页第7章5.52O512346UA/V2341脉冲顺序返回翻页顺序d3d2d1d0UA/V比较该位11116集成A/D芯片ADC0801外引脚图ADC0801各管脚功能：上页下页第7章

UIN(+)、UIN(-)：模拟量输入端D0~D7：八位数字信号输出端UCC：电源端，UCC=5VDGND：数字地端AGND：模拟地端CS：片选信号，低电平有效RD：读出端，低电平有效WD：写入端，低电平有效CLKIN：外部时钟脉冲输入端CLKR：内部时钟脉冲端INTR：输出控制端返回翻页集成A/D芯片ADC0801外引脚图ADC0801各管脚功能17上页下页返回翻页第7章*7.2.2双积分型A/D转换器

双积分型A/D转换器属于电压－时间变换的间接A/D转换器。基本原理是将一段时间内的输入模拟电压Ui和参考电压UR通过两次积分，变换成与输入电压平均值成正比的时间间隔，再变换成正比于输入模拟信号的数字量。上页下页返回翻页第7章*7.2.2双积分型A/D转换器18上页下页返回翻页第7章Ui－URABS1RS2Cuo积分器比较器CP数字量输出_+计数器控制逻辑电路_+&脉冲发生器++A1A2双积分型A/D转换器原理图上页下页返回翻页第7章Ui－URABS1RS2Cuo积分器比19上页下页返回翻页第7章CPuottt000UPT1T2Dout－URUiABS1RS2Cuo积分器比较器CP数字量输出_+计数器控制逻辑电路_+&脉冲发生器++A1A2

1.

定时采样阶段：

S1合向A侧，从0开始对Ui积分。A/D转换器的工作波形上页下页返回翻页第7章CPuottt000UPT1T2Dou20上页下页返回翻页第7章CPuottt000UPT1T2Dout－URUiABS1RS2Cuo积分器比较器CP数字量输出_+计数器控制逻辑电路_+&脉冲发生器++A1A2t=T1时，

S1合向B侧，停止采样。

t=t1积分器输出为A/D转换器的工作波形UP=-RCT1Ui=-RCTCUi2n上页下页返回翻页第7章CPuottt000UPT1T2Dou21上页下页返回翻页第7章CPuottt000UPT1T2Dout－URUiABS1RS2Cuo积分器比较器CP数字量输出_+计数器控制逻辑电路_+&脉冲发生器++A1A2

2.

比较读数阶段：

t≥T1时，积分器的输出电压UPuo=-RC1（–UR）∫tT1dtDout=2nURUi上页下页返回翻页第7章CPuottt000UPT1T2Dou22模数转换器的主要技术指标分辨率

以输出二进制的位数表示分辨率。位数越多,误差越小,转换精度越高。转换速度

它是指完成一次转换所需的时间。转换时间是指从接到转换控制信号开始到输出端得到稳定的数字输出信号所经过的这段时间。相对精度

它是指实际的各个转换点偏离理想特性的误差。在理想情况下，所有的转换点应当在一条直线上。上页第7章返回下页本节结束模数转换器的主要技术指标分辨率以输出二进制的23第7章上页下页返回

7.3.1模拟开关*7.3

模拟开关和采样-保持电路7.3.2采样-保持（S/H）电路第7章上页下页返回7.3.1模拟开关*7.3模拟开24第7章上页下页返回翻页

7.3.1模拟开关模拟开关用于传输模拟信号，它主要由控制电路和开关电路两部分组成。主要介绍由CMOS传输门构成的模拟开关和集成多路模拟开关。构成方式：双极型晶体管电路MOS场效应晶体管第7章上页下页返回翻页7.3.1模拟开关25第7章上页下页返回翻页UiUoCPCPUDDT1T2CPUoUiCPTGCMOS传输门电路图形符号模拟开关UoUiTG1DDUiUo第7章上页下页返回翻页UiUoCPCPUDDT1T2CPUo26第7章上页下页返回翻页

CC4051模拟开关CBA30UDD123456781615141312111091246COMMON75INHUEEUSSCC4051ABCINH电平转换电路译码电路12345670输出COMMON第7章上页下页返回翻页CC4051模拟开关CBA30UD27第7章上页下页返回翻页7.3.2采样-保持（S/H）电路uoA2CuiA1uc（t）（t）（t）

输入缓冲放大器模拟开关

输出缓冲放大器保持电容第7章上页下页返回翻页7.3.2采样-保持（S/H）电路u28第7章上页下页返回采样-保持电路波形图采样采样采样保持保持uiucuo（t）（t）（t）本节结束000ttt第7章上页下页返回采样-保持电路波形图采样采样采样保持保持u29数码显示电路计算机系统A/D转换电路模拟开关放大滤波电路*7.4非电量测量系统举例上页下页返回翻页温度测量系统原理框图：温度信号1温度信号2信号采集电路说明：一般A/D转换后的数字信号直接送给计算机系统处理、显示、传输、打印和实现各种控制功能。本例中，用数码显示电路替代微机。第7章数码显计算机A/D转模拟放大滤*7.4非电量测量系统举例上30第7章上页下页返回

7.1数/模(D/A)转换器第7章数/模与模/数转换器7.3模拟开关与采样-保持（S/H）电路

7.2模/数(A/D)转换器第7章上页下页返回7.1数/模(D/A)转换器第7章31第7章上页下页返回

7.1.1

T型电阻网络D/A转换器7.1数/模(D/A)转换器7.1.2集成D/A转换器举例第7章上页下页返回7.1.1T型电阻网络D/A转换器32D/A的组成框图上页下页第7章返回翻页电子开关电阻网络输入寄存器基准电压求和放大7.1.1

T型电阻网络D/A转换器模拟量输出数字量输入D/A的组成框图上页下页第7章返回翻页电子开关电阻33

T型电阻网络D/A转换器

梯形电阻网络A、B、C、D任意一点，其右边的电阻网络等效电阻均等于R。

S为电子开关。

当D=0时S接地；当D=1时S接“地”（虚地）。基准电源并行数字输入上页下页第7章翻页电子开关模拟信号输出RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIRfUO－＋△8＋ABCDIo1Io2++_返回T型电阻网络D/A转换器梯形电阻网络A、B、C、34RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIUO－＋△8＋ABCDIo1Io2_++当D=0时S接地；当D=1时S接“地”（虚地），T型电阻网络的等效电路即不论模拟开关接到左边还是右边，电阻2R一端总是零电位。其等效电路如图：第7章上页下页翻页RRUREFII=UREFR

梯形电阻网络A、B、C、D任意一点，其右边的电阻网络等效电阻均等于R。返回RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D35I=UREFR

上页下页第7章翻页RRR2R2R2R2RI0I1I2I3UREFIABCDI0I1I2I32RRRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIRfUO－＋△8＋ABCDIo1Io2++_Io1=I3I2I1I0+++=（D323+D222+D12124I+D020）UO=–RfI01=–（D323+D222+D12124RfI+D020）UO=–

(D323+D222+D121+D020)UREFRf24RUO=–

(Dn-12n-1+Dn-22n-2+…+D121+D020)UREFRf2nR返回I=UREFR上页下页第7章翻页RRR2R2R2R236上页下页第7章

D/A的主要技术参数是指最小输出电压（对应的输入二进制数为1）与最大输出电压(对应的输入二进制数的所有位全为1)之比。例如十位数模转换器的分辨率为：分辨率=1/（2n-1）表示实际输出的电压值与理想的输出电压值之间的差别。从数码输入到模拟电压稳定输出间的时间称为转换速度。1210-1≈0.001※分辨率:

※转换精度：※转换速度：翻页返回上页下页第7章D/A的主要技术参数是指最小输出电压（对37

CC7520外部引脚图

Iout1、Iout2：电流输出端RF：反馈信号输入端UDD：电源输入端，5~10VGND：接地端UREF：基准电源，–10V~+10V上页下页第7章翻页

CC7520D/A转换器

CC7520是10位CMOS电流开关型D/A转换器，其结构简单，通用性好。片内只含倒T型电阻网络、电子开关和反馈电阻RF，应用时外部要接参考电压源和运算放大器。引脚功能D9~D0：数字信号输入端Iout1Iout2GNDD9D8D7D6D5D4D3D2D1D0UDDUREFRF123456781615141312111097.1.2集成D/A转换器举例返回CC7520外部引脚图Iout1、Iou38上页下页第7章翻页

CC7520D/A转换器应用电路12341615141312CC7520……D0D1D9UREFUDD++_U0UO=–

(D929+D828+…+D121+D020)UREF210

返回上页下页第7章翻页CC7520D/A转换器应用电路12339

程控三角波/方波发生器……D8D7D0++_U01123416151413CC752056D9_++UREF+15VU02A1A2UO2UO1第7章上页下页返回本节结束1kR1R2CDZ10k20k程控三角波/方波发生器……D8D7D0++_U01123440第7章上页下页返回

7.2.1逐次逼近型A/D转换器7.2

模/数(A/D)转换器*7.2.2双积分型A/D转换器概述第7章上页下页返回7.2.1逐次逼近型A/D转换器741上页下页第7章返回翻页

A/D转换器的作用是将输入的模拟电压数字化。●●●●●●●●●●●●直接转换器：主要分为两大类：间接转换器：逐次逼近型、并联比较型等单积分型、双积分型等概述：上页下页第7章返回翻页A/D转换器的作用是将427.2.1逐次逼近型A/D转换器顺序砝码重量

比较判断砝码去留18g8g<13g

留

128g+4g12g<13g

留

1

38g+4g+2g14g>13g

去

048g+4g+1g13g=13g

留

1逐次逼近的基本思想：类似于用天平称物上页下页第7章返回翻页

结果表示7.2.1逐次逼近型A/D转换器顺序砝码重量比较判断砝码43逐次逼近型A/D转换器原理框图上页下页第7章返回翻页电压比较器输出数字量模拟信号输入参考电压逐次逼近寄存器D/A

转换器节拍脉冲发生器输出寄存器CP逐次逼近型A/D转换器原理框图上页下页第7章返回翻页电输出数44四位D/A转换器1DQCDQCDQCDQC+C4C3C2C1C0SDJKRDCQ0SDJKRDCQ1SDJKRDCQ2SDJKRDCQ3+Ui=5.52V比较器节拍脉冲发生器•••••••••••••时钟脉冲数码寄存器d3d2d1d0••••••上页下页第7章返回逐次比较寄存器U0U+U+JKU0=(d323+d222+d121+d020)24URCC0C2C1C3C401000UR=8VU0=4V10000010111011翻页U0=5VU0=6V01U0=5.5V四位逐次逼近型A/D转换器D/A四1DQCDQCDQCDQC+C4SDKRDCQ0SDKRD45顺序d3d2d1d0UA/V比较该位1的去留11

0

0

04UA<UI1

1

0

026UA>UI1

0

1

035UA<UI1

0

1

145.5UA≈UI留去留留UA逼近UI的波形四位逐次逼近型ADC的转换过程UA逼近U1的波形上页下页第7章5.52O512346UA/V2341脉冲顺序返回翻页顺序d3d2d1d0UA/V比较该位11146集成A/D芯片ADC0801外引脚图ADC0801各管脚功能：上页下页第7章

UIN(+)、UIN(-)：模拟量输入端D0~D7：八位数字信号输出端UCC：电源端，UCC=5VDGND：数字地端AGND：模拟地端CS：片选信号，低电平有效RD：读出端，低电平有效WD：写入端，低电平有效CLKIN：外部时钟脉冲输入端CLKR：内部时钟脉冲端INTR：输出控制端返回翻页集成A/D芯片ADC0801外引脚图ADC0801各管脚功能47上页下页返回翻页第7章*7.2.2双积分型A/D转换器

双积分型A/D转换器属于电压－时间变换的间接A/D转换器。基本原理是将一段时间内的输入模拟电压Ui和参考电压UR通过两次积分，变换成与输入电压平均值成正比的时间间隔，再变换成正比于输入模拟信号的数字量。上页下页返回翻页第7章*7.2.2双积分型A/D转换器48上页下页返回翻页第7章Ui－URABS1RS2Cuo积分器比较器CP数字量输出_+计数器控制逻辑电路_+&脉冲发生器++A1A2双积分型A/D转换器原理图上页下页返回翻页第7章Ui－URABS1RS2Cuo积分器比49上页下页返回翻页第7章CPuottt000UPT1T2Dout－URUiABS1RS2Cuo积分器比较器CP数字量输出_+计数器控制逻辑电路_+&脉冲发生器++A1A2

1.

定时采样阶段：

S1合向A侧，从0开始对Ui积分。A/D转换器的工作波形上页下页返回翻页第7章CPuottt000UPT1T2Dou50上页下页返回翻页第7章CPuottt000UPT1T2Dout－URUiABS1RS2Cuo积分器比较器CP数字量输出_+计数器控制逻辑电路_+&脉冲发生器++A1A2t=T1时，

S1合向B侧，停止采样。

t=t1积分器输出为A/D转换器的工作波形UP=-RCT1Ui=-RCTCUi2n上页下页返回翻页第7章CPuottt000UPT1T2Dou51上页下页返回翻页第7章CPuottt000UPT1T2Dout－URUiABS1RS2Cuo积分器比较器CP数字量输出_+计数器控制逻辑电路_+&脉冲发生器++A1A2

2.

比较读数阶段：

t≥T1时，积分器的输出电压UPuo=-RC1（–UR）∫