高二物理竞赛课件AD转换的基本原理

A/D转换的基本原理

量化方式：a.只舍不入量化方式以3位A/D转换器为例

设输入电压vI为0~1V，取量化单位△＝1/8V，量化中把不足量化单位部分舍弃，如0~1/8V都当成0V处理，用000表示；在1/8~2/8V都当成1△处理，即当成1/8V处理，用001表示，依此类推，如图（a）所示，其最大量化误差为△。A/D转换的基本原理注：由于后者的量化误差比前者小，所以大多数A/D转换器采用四舍五入的量化方式。

取量化单位为△＝2/15V，量化中将不足半个量化单位部分舍去，对于等于或大于半个量化单位的部分按一个量化单位处理。如0~1/15V当0V处理，用000表示；在1/15～3/15V当成1△处理，即2/15V，用001表示，依此类推，如图11.3.2(b）所示，其最大量化误差为1/2△。b.四舍五入量化方式A/D转换的基本原理当输入的模拟电压为正负范围内变化时，一般采用二进制补码的形式编码。取样－保持电路取样－保持电路的原理图及输出波形如图所示1.原理电路：图11.3.3

该电路是由放大器A、保持电容CH和开关驱动电路组成。其中vI为输入的模拟电压，vL为取样控制信号,T为N沟道增强型MOS管，做为模拟开关，2.工作原理：取样－保持电路图11.3.3a.当取样控制电压vL为高电平时，NMOS管导通，输入电压vI通过R1和T给电容CH充电。若取R1＝RF，并设运放为理想的，则vo＝vc＝－vIb.当取样电压vL为低电平时，NMOS管截止，CH上的电压在这段时间内基本不变，则输出电压也不变，取样结果被保存下来，即vo＝vc＝－vI。CH漏电越小，运放的输入阻抗越高，则保持的时间也越长。注：图的电路由于充电时通过R1和T，它们将影响取样速度。而若减小R1则会降低电路的输入电阻。采取得措施是在电路的输入端增加一级隔离放大器。3.单片集成取样－保持电路LF398图11.3.3取样－保持电路

图11.3.5（a）是LF398的电路结构图，图11.3.5（b）是其典型接法。A1、A2是两个运算放大器，S是模拟开关，L是控制开关S的逻辑单元，vL和VREF是逻辑单元的两个输入电压信号。图11.3.5取样－保持电路当vL>VREF＋VTH时，S接通；当vL<VREF＋VTH时，S断开，VTH为阈值电压，约为。D1和D2构成保护电路，当保持时总有一个二极管是导通的，保护开关电路不受过高的电压；当取样时，两个二极管都截止，保护电路不起作用图11.3.5取样－保持电路VOS是失调电压输入端，此段可以通过外接电阻调整输出电压的零点，使得vI=0时,vo=0。取样－保持电路图11.3.5并联比较型A/D转换器

并联比较型属于直接A/D转换器，它把输入的模拟电压直接转换为输出的数字量，而不需要经过中间量。直接A/D转换器还有反馈比较型。图为并联比较型A/D转换器的电路结构图.1.组成：

并联比较型A/D转换器是由电压比较器、寄存器和代码转换电路三部分组成。并联比较型A/D转换器输入为0~VREF间的模拟电压，输出为3位二进制代码d2d1d0。此A/D转换器不包括取样－保持电路，即