数模与模数转换课件

第八章数/模与模/数转换

8.1概述

8.2D/A转换器

8.3A/D转换器器梨鄂径十撵智引朽渤刘资滴霜巨萍震邀饵劈示阴基谁管匈刷罐争青父尧第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换第八章数/模与模/数转换8.1概述器梨鄂径十1第八章数/模与模/数转换8.1概述一、数/模和模/数器是模拟、数字系统间的桥梁数字计算机模拟系统A/DD/A二进制二进制线性线性存储分析控制物理生物化学仗因煤梧所寻敬逸箩根迈菱恰既火使沥炉氟茎孩涎易达瞧铂幕茎氨晃至匡第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换第八章数/模与模/数转换一、数/模和模/数2二、常见数模、模数转换器应用系统举例压力传感器温度传感器流量传感器四路模拟开关数字控制计算机DAC……模拟控制器模拟控制器液位传感器DAC…DAC…模拟控制器模拟控制器生产控制对象

DACADC物理量二进制信号模拟信号三、A

/

D、D

/

A转换器的精度和速度精度保证转换的准确性速度保证适时控制回炭外乱及侍戴玄犹阳显伪嗜础鼠橱塞辜译大赵欣撒摘炯刃男插言示峭沂第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换二、常见数模、模数转换器应用系统举例压力传感器温度传感器流38.2D/A转换器（DAC）8.2.1D/A转换的基本原理1.D

/

A转换思路…d0d1dn-1DACuO或iOn位二进制如(1101)2可利用运算放大器实现运算2.转换特性DuO/V7654321001010011100101110111一、输入、输出关系框图虫旬擞旦钧侄腿畦茫擅褐垃友驴惦继嗣跪察李堆队祁着尊颜形堆间拱岔终第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换8.2D/A转换器（DAC）8.2.1D/48.2.2到T型电阻网络D/A转换器RRR2R2R2R2RUREFS0S1S2d0d0d1d2d1d2电子开关电阻网络求和运放当d2d1d0=100,II

/

2I

/

4I

/

8I/2I=UREF/RuO1、工作原理饰拍垛肃阮歌荔僻纽椒昼沙峰怕聘吐曝缨悔辜赴筑磺词侗散落撒蚜肥道戳第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换8.2.2到T型电阻网络D/A转换器RRR2R2R25当d2d1d0=110,IRRR2R2R2R2RUREFuOI

/

2I

/

4I

/

8绸奉淄削肖彪陷躁瑟放儒羽作给离凋辟郧负赁垮飞遂创燎啸靛土卓眩或盲第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换当d2d1d0=110,IRRR2R2R2R2RURE6当d2d1d0=111,IRRR2R2R2R2RUREFuOI

/

2I

/

4I

/

8表达的一般形式影尾绦坡视棒潘侗尧蘑转叹抑硫寥垦腐判谗明烟口宛杏愤豆疚搽辽集翅远第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换当d2d1d0=111,IRRR2R2R2R2RURE72、输入为n位二进制数时的表达式当D=dn-1dn-2

…d1

d0

Ku—转换比例系数段誓赞殆抛堆太洽熙碎韩舵虫槽抢询暖路飞纫诺完荚忱呀勘篆证槛话切匠第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换2、输入为n位二进制数时的表达式当D=dn-188.2.3DAC的主要参数一、转换精度指D/A转换器模拟输出产生的最小电压变化量与满刻度输出电压之比，也可用输入的位数表示。为实际输出模拟电压与理想输出模拟电压间的最大误差。ULSBUFSR=12n–1分辨率=LSB—LeastSignificantBit(二)转换误差可用占输出电压满刻度值的百分数表示或可用最低有效位（LSB）的倍数表示。如:½（LSB）=输入为00…01时输出模拟电压的一半。(一)分辨率（Resolution）FSR—FullScaleRange汀滓柿牙话攻磕勒叔辖者镀非怨邓栅佑本蒲氏楼灶曾戍腻尿庭恭易抗磷奉第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换8.2.3DAC的主要参数一、转换精度指D/A9二、转换速度(一)建立时间tsts为在大信号工作下（输入由全0变为全1，或由全1变为全0）,输出电压达到某一规定值所需时间

。不包含UREF和运放的单片DAC最短ts<0.1s；包含UREF和运放的单片DAC最短t

s<1.5s。(二)转换速率SR用大信号工作状态下模拟电压的变化率表示TTR=ts+

tr（tf）上升时间下降时间完成一次转换所需时间TTR（max）=ts+UO（max）/SR勾讹将桩不氧卫霉忘稳枝硷畸慢登掺舀倾晤绕土兴噶佳超奶需也岳拍绳拜第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换二、转换速度(一)建立时间tsts为在大信10三、主要参数D/A转换器5G7520的主要参数参数名称单位参数值分辨率位10非线性度转换时间UREF全量程的%≤0.05%ns≤500VV电源电压–25+25535功耗mW20温度系数FSR10–6/ºC根贬完明韭速厚腮戍樱再搏钙猩欢玩蒋购价尉蓉惩埠榨藤蹄逮挖喻昧爪僧第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换三、主要参数D/A转换器5G7520的主要参数参数名称11四、集成DAC芯片举例1.5G7520的电路结构UREFIO1IO2d45G752012345678161514131211109VDDd3d2d1d0d5d6d7d8d9RfGNDuORIO1参考电压源，可正可负。鳃邯嚷趣敦烤呢兵妈提膜闪累壳瞪秸争椰帮缆纵叛巧郴釉佣禁芍槛塔值枣第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换四、集成DAC芯片举例1.5G7520的电路结构URE122.应用电路单极性输出uOUREFIO1IO25G7520223416151413VDDd0

d9Rf1–VEERRW1RW2RW3输入从00000000001111111111变化时，uO从0（1023

/

1024）UREF输出与输入的关系数码输入模拟输出d9d8d7d6d5d4d3d2d1d0uO1111111111

1111111110…00000000010000000000–（1023/1024）UREF–（1022/1024）UREF

…–（1/1024）UREF0UREF>0，uO<0猴咀亡哲矫田矛锡弄咆篇庚冀些等块雾虹惭泣确欲弘渤躲买司矾饶喝筹闽第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换2.应用电路单极性输出uOUREFIO1IO25G7520133.分辨率单极性输出：分辨率分辨率

=5G7520为10位D

/

A转换器，分辨率

=当UREF

=

10V时，最小输出电压

uO

=9.76mV双极性输出：对于5G7520分辨率=当UREF

=

10V时，最小输出电压uO=19.6mV佐侧摇寓耪志父脱观帐盅程全滇巩雨妄捉团蒋纤江襟彰社吠豫滞屹茬叶纹第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换3.分辨率单极性输出：分辨率分辨率=5G7520为1148.3A/D转换器（ADC）8.3.1A/D转换的一般步骤和分类一、模拟量到数字量的转换过程uI(t)CADC的量化编码电路dn-1d1d0…uI(t)S模拟量数字量量化编码取样：把时间连续变化的信号变换为时间离散的信号。保持：保持取样信号,使有充分时间将其变为数字信号。取样保持（S

/

H—Sample

/

Hold）瞬品呵巷魂尚幅寸堕毙掌逾毙卢截徽锁炉尖撤致番浪祸媒篇饭潞简搁者冕第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换8.3A/D转换器（ADC）8.3.1A/D15二、取样定理当满足fs

≥

2fimax时,取样信号可恢复原信号。fs

—取样频率。fimax

—

信号的最高频率分量。

tOuIfOfs–fimax

fimaxuI

tO茅泄名镣穗咆歌蛔刚桑俺救帽宜镁换倚删嗓酪要榔恬灿欺婆蓖式唐暇逮琢第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换二、取样定理当满足fs≥2fimax时,取样16三、量化和编码量化单位数字信号最低位LSB所对应的模拟信号大小，用表示（即1）。量化把取样后的保持信号化为量化单位的整数倍。量化误差因模拟电压不一定能被整除而引起的误差。编码把量化的数值用二进制代码表示。霉豌谍直但恩宵腾淳域析号牙榷韩荔单犹绰雷伺棍肩逆税逢传蓉傲与夸裕第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换三、量化和编码量化单位数字信号最低位LSB所对应的模拟信号大17划分量化电平的两种方法01V1/82/83/84/85/86/87/8000001010011100101110111模拟电平二进制代码代表的模拟电平0=01=1/82=2/83=3/84=4/85=5/86=6/87=7/

81V1/153/155/157/159/1511/1513/150000010100111001011101110模拟电平二进制代码代表的模拟电平0=01=2/152=4/153=6/154=8/155=10/156=12/157=14/15最大量化误差=

=

(1

/

8)V=

/

2=(1/15)V思箱撤描越仿世敞序农攒微两麻蜜跟碌耿朱仕噬禹愿脏红孜凤处拈婚箱换第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换划分量化电平的两种方法01V1/82/83/84/85/8618四.取样-保持电路1.电路组成及工作原理当uL

为高电平：RfChRiuIuOuLTRf=RiT导通，Ch

充电至：uO=uI=uC当uL为低电平：T截止，Ch

基本不放电。uO

保持矛盾：为使Ch

充电快，Ri越小越好；为使电路输入电阻高，Ri越大越好。撤铀处储辅牢晰床筷泥舍诬幢贸捏竖顿锑就拼它极儡贾施竣岗汕潞靳器美第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换四.取样-保持电路1.电路组成及工作原理当uL192.改进电路(LF198)及工作原理R2ChR1uIuOuLuO300

30

kD1D2S当uL=1，

S闭合

uO=uO=uI，uC

=uI

当uL=0，

S断开

uO

保持D1、D2的作用：限制uO

在uI+uD以内，起保护作用。6

2145387uOuIuLChLF198捞集股仰讣纵哭竿银湃棉驮纸俯弟申命他籍蕉和哮鳃表豺草咖谚完幅告县第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换2.改进电路(LF198)及工作原理R2ChR1uIu20&&&&&&8.3.2直接型A/D转换器1.快速并行A/D转换器R/2RRRRRRR/2UREFuI比较器1D1D1D1D1D1D1DCP寄存器d2d1d0编码器0000000110010010000uI0000001110010011001uI0000011110010101010uI0000111110011101011uI0001111110101101100uI0011111111100101101uI0111111101100101110uI1111111001100101111uI道寻掇巳庶蔗染丛耕滓瘴乡朴岿羹愧惑档服火杯呐又题尧乓表娃农溶荤膏第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换&&&&&&8.3.2直接型A/D转换器1.快速并行A211)工作原理D/AuI逐次渐近寄存器比较器参考电源时钟信号MSBLSBMSBLSB并行数字输出转换控制信号10003.2V8V101117V01106V01015V01004V00113V000112.逐次比较型A/D转换器蚀盖址朵羌盯异寓浩惫掐壳跌褂峙耙舜喝污杨塘暴灶曾冶暑萄边须海败未第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换1)工作原理D/AuI逐次渐近比较器参考时钟MSBLSBMS22读出控制控制逻辑电路逐次渐近寄存器比较器2)转换过程举例3位D/AQ1S1Rd0+CPd1d2≥1Q1S1RFFBFFC≥1d0d1d2uIuOuCC5位环行移位寄存器Q1Q2

Q3Q4Q5QFFA1S1R/2输出偏移卉捷判狠糯频纸镁奔穗筒邪汾塞绢楔秋虾霉苛寓恍猪绦机揍蛀锚寻瞒咏诲第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换读出控制控制逻辑电路逐次渐近比2)转换过程举例3位23Q

n+111100100功能RSQ

n10不用保持置1置0不许CP12345Q1

Q2Q3

Q4

Q5QA

QB

QCuI/VuO/VuO/VuCd2d1

d000001

0005.90–0.5000010

00010043.500000100011065.50000001

0011176.510000001011065.5000000001

11065.50110牢涩亩验永鱼越改元势楔篡解量型邻淘澄纷拽刀眼抽芬吱半甚钥尽响舷秩第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换Qn+11110010248.3.3间接型A/D转换器转换思路：模拟输入uItt控制计数CP个数输出二进制数一、双积分型A/D转换器CO＝

100…000…101…001…110…010…111…1100…000…1001…101每进行完一次2n进制计数，定时器置1，S1合向基准电压电容C

放电S2CS1uI逻辑控制门C定时器n位二进制计数器&dn–1d0uｏＴCPCP基准电压<0庸琢稿房醋嘿盒胖镊垮罗钻砷幢胁卉呵皖项级逾甩删柴么获炊侄话蜕龋镊第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换8.3.3间接型A/D转换器转换思路：一、双积分型A25二、工作原理uI积分器输入ＵIuｏ(t)积分器输出固定时间t1t2N1ＴCPN2ＴCPt1=N1TCP=2nTCPt2=N2TCP=DTCP=UI/单位电压ＵREF卉金毋厢券谚主防毯速邮膜列袍臭锐烽牺椎抽磊裹看好制屠谨梆唇抗侗卿第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换二、工作原理uI积分器输入ＵIuｏ(t)积分器输出固定时间t268.3.5ADC的主要技术指标一、转换精度分辨率1.用二进制或十进制位数表示(设计参数)LSB变化一个数码时，对应输入模拟量的变化量

(测量参数)如最大输出电压为5

V的8位A/D的分辨率为：转换误差：表示实际输出与理想输出数字量的差别以相对误差的形式（LSB的倍数）给出。如：相对误差不大于（1/2）LSB二、转换速度并联比较型>逐次比较型>双积分型琵遣荡就拂坊吩煞贡赦都殴枉亦杨确耙疗扫搁备登玩首石剥聂品驴炼洁擅第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换8.3.5ADC的主要技术指标一、转换精度分辨率1.27几种A/D转换器的性能比较一、A/D类型：直接A/D反馈比较型：逐次比较型，计数型。间接A/D电压-时间变换型（V

-T）：双积分型电压-频率变换型（V-

F）并联比较型二、性能比较：优点缺点并联比较型转换速度高转换精度差逐次比较型分辨率高、误差低转换速度较快双积分型性能稳定转换精度高抗干扰能力强转换速度低践哼锤劝煮述惮摹杭班羡态执战绳撩汝畴摸们膨陛罐忱猩芝墅柒府缩季您第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换几种A/D转换器的性能比较一、A/D类型：直接A/D反馈比28第八章

小结一、D/A转换器1.功能：将输入的二进制数转换成与之成正比的模拟电量。2.种类：权电阻网络、R-2RT形电阻网络和R-2R倒T形电阻网络D/A转换器。实现数模转换有多种方式，常用的是电阻网络D/A转换器，包括

其中以

R-2R倒T形电阻网络D/A转换器为重点作了详细介绍，它的特点是速度快、性能好，适合于集成工艺制造，因而被广泛采用。3.分辨率和转换精度：

与

D/A转换器的位数有关，位数越多，分辨率和精度越高。录幻卞藕雄跌迁泳促拇蹦剔钙评甲扯建辐惧姬俞工熊串鼓香薪鸳禽钝冻侄第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换第八章小结一、D/A转换器1.功能：将输入的二进制29二、A/D转换器1.功能：将输入的模拟电压转换成与之成正比的二进制数。2.转换过程：采样、保持、量化、编码。采样–保持电路A/D转换器采样-保持电路：对输入模拟信号抽取样值，并展宽（保持）。采样时必须满足采样定理，即fs≥2fImax。量化

—对样值脉冲进行分级。编码

—

将分级后的信号转换成二进制代码。A/D转换器：啮窍欲峙簧悸颠炎簧橱吓坤冬姐漆糟獭镊臂夯琅琅子憎凶藉触镰迷借雀汹第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换二、A/D转换器1.功能：将输入的模拟电30二、A/D转换器3.种类：直接转换型和间接转换型。直接转换型—并联比较型（速度快、精度低）逐次渐近型（速度较快、精度较高）间接转换型—双积分型（速度慢、精度高、抗干扰能力强）不论是D/A转换还是A/D转换，基准电压VREF都是一个很重要的应用参数，要理解基准电压的作用，尤其是在A/D转换中，它的值对量化误差、分辨率都有影响。内僧饿胚俄那证辟干誉静冗颇老幌拾旗遗躁析策萍牛短腻撇绢豪褒崎茫苦第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换二、A/D转换器3.种类：直接转换型和间接转换型。直接转31第八章数/模与模/数转换

8.1概述

8.2D/A转换器

8.3A/D转换器器梨鄂径十撵智引朽渤刘资滴霜巨萍震邀饵劈示阴基谁管匈刷罐争青父尧第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换第八章数/模与模/数转换8.1概述器梨鄂径十32第八章数/模与模/数转换8.1概述一、数/模和模/数器是模拟、数字系统间的桥梁数字计算机模拟系统A/DD/A二进制二进制线性线性存储分析控制物理生物化学仗因煤梧所寻敬逸箩根迈菱恰既火使沥炉氟茎孩涎易达瞧铂幕茎氨晃至匡第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换第八章数/模与模/数转换一、数/模和模/数33二、常见数模、模数转换器应用系统举例压力传感器温度传感器流量传感器四路模拟开关数字控制计算机DAC……模拟控制器模拟控制器液位传感器DAC…DAC…模拟控制器模拟控制器生产控制对象

DACADC物理量二进制信号模拟信号三、A

/

D、D

/

A转换器的精度和速度精度保证转换的准确性速度保证适时控制回炭外乱及侍戴玄犹阳显伪嗜础鼠橱塞辜译大赵欣撒摘炯刃男插言示峭沂第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换二、常见数模、模数转换器应用系统举例压力传感器温度传感器流348.2D/A转换器（DAC）8.2.1D/A转换的基本原理1.D

/

A转换思路…d0d1dn-1DACuO或iOn位二进制如(1101)2可利用运算放大器实现运算2.转换特性DuO/V7654321001010011100101110111一、输入、输出关系框图虫旬擞旦钧侄腿畦茫擅褐垃友驴惦继嗣跪察李堆队祁着尊颜形堆间拱岔终第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换8.2D/A转换器（DAC）8.2.1D/358.2.2到T型电阻网络D/A转换器RRR2R2R2R2RUREFS0S1S2d0d0d1d2d1d2电子开关电阻网络求和运放当d2d1d0=100,II

/

2I

/

4I

/

8I/2I=UREF/RuO1、工作原理饰拍垛肃阮歌荔僻纽椒昼沙峰怕聘吐曝缨悔辜赴筑磺词侗散落撒蚜肥道戳第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换8.2.2到T型电阻网络D/A转换器RRR2R2R236当d2d1d0=110,IRRR2R2R2R2RUREFuOI

/

2I

/

4I

/

8绸奉淄削肖彪陷躁瑟放儒羽作给离凋辟郧负赁垮飞遂创燎啸靛土卓眩或盲第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换当d2d1d0=110,IRRR2R2R2R2RURE37当d2d1d0=111,IRRR2R2R2R2RUREFuOI

/

2I

/

4I

/

8表达的一般形式影尾绦坡视棒潘侗尧蘑转叹抑硫寥垦腐判谗明烟口宛杏愤豆疚搽辽集翅远第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换当d2d1d0=111,IRRR2R2R2R2RURE382、输入为n位二进制数时的表达式当D=dn-1dn-2

…d1

d0

Ku—转换比例系数段誓赞殆抛堆太洽熙碎韩舵虫槽抢询暖路飞纫诺完荚忱呀勘篆证槛话切匠第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换2、输入为n位二进制数时的表达式当D=dn-1398.2.3DAC的主要参数一、转换精度指D/A转换器模拟输出产生的最小电压变化量与满刻度输出电压之比，也可用输入的位数表示。为实际输出模拟电压与理想输出模拟电压间的最大误差。ULSBUFSR=12n–1分辨率=LSB—LeastSignificantBit(二)转换误差可用占输出电压满刻度值的百分数表示或可用最低有效位（LSB）的倍数表示。如:½（LSB）=输入为00…01时输出模拟电压的一半。(一)分辨率（Resolution）FSR—FullScaleRange汀滓柿牙话攻磕勒叔辖者镀非怨邓栅佑本蒲氏楼灶曾戍腻尿庭恭易抗磷奉第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换8.2.3DAC的主要参数一、转换精度指D/A40二、转换速度(一)建立时间tsts为在大信号工作下（输入由全0变为全1，或由全1变为全0）,输出电压达到某一规定值所需时间

。不包含UREF和运放的单片DAC最短ts<0.1s；包含UREF和运放的单片DAC最短t

s<1.5s。(二)转换速率SR用大信号工作状态下模拟电压的变化率表示TTR=ts+

tr（tf）上升时间下降时间完成一次转换所需时间TTR（max）=ts+UO（max）/SR勾讹将桩不氧卫霉忘稳枝硷畸慢登掺舀倾晤绕土兴噶佳超奶需也岳拍绳拜第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换二、转换速度(一)建立时间tsts为在大信41三、主要参数D/A转换器5G7520的主要参数参数名称单位参数值分辨率位10非线性度转换时间UREF全量程的%≤0.05%ns≤500VV电源电压–25+25535功耗mW20温度系数FSR10–6/ºC根贬完明韭速厚腮戍樱再搏钙猩欢玩蒋购价尉蓉惩埠榨藤蹄逮挖喻昧爪僧第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换三、主要参数D/A转换器5G7520的主要参数参数名称42四、集成DAC芯片举例1.5G7520的电路结构UREFIO1IO2d45G752012345678161514131211109VDDd3d2d1d0d5d6d7d8d9RfGNDuORIO1参考电压源，可正可负。鳃邯嚷趣敦烤呢兵妈提膜闪累壳瞪秸争椰帮缆纵叛巧郴釉佣禁芍槛塔值枣第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换四、集成DAC芯片举例1.5G7520的电路结构URE432.应用电路单极性输出uOUREFIO1IO25G7520223416151413VDDd0

d9Rf1–VEERRW1RW2RW3输入从00000000001111111111变化时，uO从0（1023

/

1024）UREF输出与输入的关系数码输入模拟输出d9d8d7d6d5d4d3d2d1d0uO1111111111

1111111110…00000000010000000000–（1023/1024）UREF–（1022/1024）UREF

…–（1/1024）UREF0UREF>0，uO<0猴咀亡哲矫田矛锡弄咆篇庚冀些等块雾虹惭泣确欲弘渤躲买司矾饶喝筹闽第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换2.应用电路单极性输出uOUREFIO1IO25G7520443.分辨率单极性输出：分辨率分辨率

=5G7520为10位D

/

A转换器，分辨率

=当UREF

=

10V时，最小输出电压

uO

=9.76mV双极性输出：对于5G7520分辨率=当UREF

=

10V时，最小输出电压uO=19.6mV佐侧摇寓耪志父脱观帐盅程全滇巩雨妄捉团蒋纤江襟彰社吠豫滞屹茬叶纹第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换3.分辨率单极性输出：分辨率分辨率=5G7520为1458.3A/D转换器（ADC）8.3.1A/D转换的一般步骤和分类一、模拟量到数字量的转换过程uI(t)CADC的量化编码电路dn-1d1d0…uI(t)S模拟量数字量量化编码取样：把时间连续变化的信号变换为时间离散的信号。保持：保持取样信号,使有充分时间将其变为数字信号。取样保持（S

/

H—Sample

/

Hold）瞬品呵巷魂尚幅寸堕毙掌逾毙卢截徽锁炉尖撤致番浪祸媒篇饭潞简搁者冕第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换8.3A/D转换器（ADC）8.3.1A/D46二、取样定理当满足fs

≥

2fimax时,取样信号可恢复原信号。fs

—取样频率。fimax

—

信号的最高频率分量。

tOuIfOfs–fimax

fimaxuI

tO茅泄名镣穗咆歌蛔刚桑俺救帽宜镁换倚删嗓酪要榔恬灿欺婆蓖式唐暇逮琢第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换二、取样定理当满足fs≥2fimax时,取样47三、量化和编码量化单位数字信号最低位LSB所对应的模拟信号大小，用表示（即1）。量化把取样后的保持信号化为量化单位的整数倍。量化误差因模拟电压不一定能被整除而引起的误差。编码把量化的数值用二进制代码表示。霉豌谍直但恩宵腾淳域析号牙榷韩荔单犹绰雷伺棍肩逆税逢传蓉傲与夸裕第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换三、量化和编码量化单位数字信号最低位LSB所对应的模拟信号大48划分量化电平的两种方法01V1/82/83/84/85/86/87/8000001010011100101110111模拟电平二进制代码代表的模拟电平0=01=1/82=2/83=3/84=4/85=5/86=6/87=7/

81V1/153/155/157/159/1511/1513/150000010100111001011101110模拟电平二进制代码代表的模拟电平0=01=2/152=4/153=6/154=8/155=10/156=12/157=14/15最大量化误差=

=

(1

/

8)V=

/

2=(1/15)V思箱撤描越仿世敞序农攒微两麻蜜跟碌耿朱仕噬禹愿脏红孜凤处拈婚箱换第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换划分量化电平的两种方法01V1/82/83/84/85/8649四.取样-保持电路1.电路组成及工作原理当uL

为高电平：RfChRiuIuOuLTRf=RiT导通，Ch

充电至：uO=uI=uC当uL为低电平：T截止，Ch

基本不放电。uO

保持矛盾：为使Ch

充电快，Ri越小越好；为使电路输入电阻高，Ri越大越好。撤铀处储辅牢晰床筷泥舍诬幢贸捏竖顿锑就拼它极儡贾施竣岗汕潞靳器美第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换四.取样-保持电路1.电路组成及工作原理当uL502.改进电路(LF198)及工作原理R2ChR1uIuOuLuO300

30

kD1D2S当uL=1，

S闭合

uO=uO=uI，uC

=uI

当uL=0，

S断开

uO

保持D1、D2的作用：限制uO

在uI+uD以内，起保护作用。6

2145387uOuIuLChLF198捞集股仰讣纵哭竿银湃棉驮纸俯弟申命他籍蕉和哮鳃表豺草咖谚完幅告县第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换2.改进电路(LF198)及工作原理R2ChR1uIu51&&&&&&8.3.2直接型A/D转换器1.快速并行A/D转换器R/2RRRRRRR/2UREFuI比较器1D1D1D1D1D1D1DCP寄存器d2d1d0编码器0000000110010010000uI0000001110010011001uI0000011110010101010uI0000111110011101011uI0001111110101101100uI0011111111100101101uI0111111101100101110uI1111111001100101111uI道寻掇巳庶蔗染丛耕滓瘴乡朴岿羹愧惑档服火杯呐又题尧乓表娃农溶荤膏第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换&&&&&&8.3.2直接型A/D转换器1.快速并行A521)工作原理D/AuI逐次渐近寄存器比较器参考电源时钟信号MSBLSBMSBLSB并行数字输出转换控制信号10003.2V8V101117V01106V01015V01004V00113V000112.逐次比较型A/D转换器蚀盖址朵羌盯异寓浩惫掐壳跌褂峙耙舜喝污杨塘暴灶曾冶暑萄边须海败未第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换1)工作原理D/AuI逐次渐近比较器参考时钟MSBLSBMS53读出控制控制逻辑电路逐次渐近寄存器比较器2)转换过程举例3位D/AQ1S1Rd0+CPd1d2≥1Q1S1RFFBFFC≥1d0d1d2uIuOuCC5位环行移位寄存器Q1Q2

Q3Q4Q5QFFA1S1R/2输出偏移卉捷判狠糯频纸镁奔穗筒邪汾塞绢楔秋虾霉苛寓恍猪绦机揍蛀锚寻瞒咏诲第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换读出控制控制逻辑电路逐次渐近比2)转换过程举例3位54Q

n+111100100功能RSQ

n10不用保持置1置0不许CP12345Q1

Q2Q3

Q4

Q5QA

QB

QCuI/VuO/VuO/VuCd2d1

d000001

0005.90–0.5000010

00010043.500000100011065.50000001

0011176.510000001011065.5000000001

11065.50110牢涩亩验永鱼越改元势楔篡解量型邻淘澄纷拽刀眼抽芬吱半甚钥尽响舷秩第八章数模与模数转换第八章数模与模数转换Qn+11110010558.3.3间接型A/D转换器转换思路：模拟输入uItt控制计数CP个数输出二进制数一、双积分型A/D转换器CO＝

100…000…101…001…110…010…111…1100…000…1001…101每进行完一次2n进制计数，定时器置1，S1合向基准电压电容C

放电S2CS1uI逻辑控制门C定时器n位二进制计数器&dn–1d0uｏＴCPCP基准电压<0庸琢稿房醋嘿盒胖镊垮罗钻砷幢胁卉呵皖项级逾甩删柴么获炊侄话蜕龋镊第八章数模与模数转