模块七 AD转换器 课件

模块七——AD与DAA/D转换器7.2A/D转换器在A/D转换中，因为输入的模拟信号在时间上是连续不断的，而输出的数字信号是离散的，所以在进行A/D转换时，必须在一系列选定的瞬间对模拟信号采样，然后再把这些采样值转换为数字量。一般的A/D转换过程通常由采样、保持、量化和编码四个步骤完成。A/D转换器是指通过一定的电路将模拟量转变为数字量，通常简称为ADC。A/D转换后，输出的数字信号有8位、10位、12位和14位等。1.A/D接口的组成A/D接口通常包括多路模拟开关、采样保持电路和A/D转换器等。7.2A/D转换器2.采样、量化和编码通过采样可以将连续的模拟信号变换成不连续的离散信号。这个过程是通过多路模拟开关来实现的。（1）采样和保持模拟开关每隔一定的时间间隔闭合一次，当一个连续的信号通过这个开关时，就形成了一系列的脉冲信号了，称为采样信号。

通过采样定理可以知道，如果采样的频率大于或等于原始信号最大频率的2倍，那么所采集的信号就包含了原始信号的全部信息。7.2A/D转换器数字信号不仅在时间上是离散的，而且数值上的变化也不是连续的。任何一个数字量的大小，都是以某个最小数量的整数倍来表示的。①因此在用数字量表示采样信号时，也必须把它化成最小数量单位的整数倍，这个转化过程，就叫做量化。②

把量化后的数值用二进制代码表示，就是编码。这个二进制编码就是A/D转换的输出信号。③当然在量化过程中不可避免地会出现误差，这个误差叫量化误差，主要是由于对最小的数量单位不能整除需要舍入而引起的。④7.2A/D转换器2.采样、量化和编码采样后的信号虽然在时间上不连续了，但幅度仍然是连续的，仍是一种模拟信号，必须经过量化才能真正转换为数字信号。（2）量化与编码3.A/D转换的类型计数式A/D转换器、逐次逼近型、双积分型、并行A/D转换器等。按照工作原理分为直接A/D转换器（将模拟量直接转换成数字量）、间接A/D转换器（将模拟量转换成中间量，再将中间量转换成数字量）。按转换方法分为二进制的4位、6位、8位、10位、12位、14位、16位和BCD码的3位半、4位半、5位半等。按分辨率分为低速（转换时间≥1s）、中速（转换时间≥1ms）、高速（转换时间≥1us）和超高速（转换时间≥1ns。按转换速度分为并行、串行、串并行等。按输出方式分为7.2A/D转换器逼近型AD转换器原理7.2A/D转换器3.A/D转换的类型

分辨率是指A/D转换器对输入信号的分辨能力。通常用能转换成的数字量（二进制）的位数来表示。在最大输入电压一定的情况下，输出位数越多，量化的单位就越小，分辨率就越高。①分辨率如用一个分辨率为10位A/D转换器（最大输入模拟电压为－10V~+10V）能分辨的最小模拟电压为20mv（10V×1/210=20mv）。7.2A/D转换器4.主要性能指标[课堂练习]某信号采集系统要求用一片A/D转换集成芯片在1秒内对16个热电偶的输出电压分时进行A/D转换。已知热电偶输出电压为0~0.025V（对应于0℃~450℃温度范围），需要分辨的温度为0.1℃，试问应当选择多少位的A/D转换器，其转换时间为多少？7.2A/D转换器4.主要性能指标对于从0℃~450℃温度范围，分辨温度为0.1℃，这相当于0.1/450即1/4500的分辨率。而12位A/D转换器的分辨率为=1/4096>1/4500，因此至少要选用13位的A/D转换器，才能达到预期的分辨率。[分析]系统的采样速率为每秒16次，则采样时间为62.5ms。

对于这样慢速的采样速度，任何一个A/D转换器都可以达到。7.2A/D转换器4.主要性能指标指A/D转换器从转换控制信号到来开始，到输出端输出稳定的数字信号所经历的时间。转换时间越短，则转换速度就越快。指A/D转换器实际输出的数字量与理论输出数字量之间的差别。转换误差是指实际的转换点偏离理想特性的误差，一般用最低有效位来表示。如给出相对误差≤1/2LSB，这就表明实际输出的数字量和理论上应得到的输出数字之间的误差小于最低位的一半。7.2A/D转换器4.主要性能指标②转换时间③转换误差绝对精度是指在输出端产生给定信号的数字值，实际需要的模拟输入