第二章2.2学习资料.pptVIP

2．2 模拟量输入输出通道 A/D转换器是将连续的量转换成数字量的接口，它是计算机控制系统核心，模拟系统和计算机之间的接口。 检测技术和过程通道两门课程都是将非电量转换成电压或电流的课程，当然电流很容易转换成电压量，A/D转换器就是将模拟的电压量转换成数字量。 一、ADC的基本分类 ADC的类型繁多，品种规格也相当复杂，但从它的基本工作原理来分，大体上可以分成积分式（间接）和比较式（直接型）两大类。 所谓积分式ADC是将输入的模拟量（电压）转换成某种中间量（时间间隔或频率），再把中间量变换成数字量，根据量的不同，积分式ADC又可分为电压-时间间隔（V-T）和电压-频率（V-F）式两种。 比较式ADC式是利用输入模拟电压与基准电压 进行比较的方式，把模拟电压直接转换数字量，按其工作原理，这种ADC又有闭环式和开环式之分。 以上两类的，ADC各有其所长和不足，在高精度多位ADC中，往往是将这两种方法组合使用。ADC的基本分类列于下表： 以上分类按工作原理分： （1）积分式（间接式） V-T转换式： 斜坡式，双斜积分式，三斜积分式，多斜积分式 V-F转换式： 电荷平衡式，复零式，交替积分式 （2）比较式（直接型） 反馈比较式 逐次比较式，计数比较式，眼隙比较式 无反馈比较式 并联比较式，串联比较式，串并联比较式 （3）复合式 V-T比较式 两次取样式，三次取样式，电流扩展式 V-F比较式 两次取样式 2、按ADC转换时间（按速度）分： 高速型 并行比较型的结构 中速型 逐次比较式 低速型 积分式 这些内容在模电中有可能学习过。 在第二次中讲述过咱们学生整体观念不强，也就是说各个细节之间的关联关系不是十分的清楚，如何建立整体思维的方式，讲述了两种方法：一A字型思维方式，二层次化思维方式，也就是讲在拿到一个工程开始时，一定不要注意它的细节，主要是各个摸块，以及关联关系。 这次会详细讲述ADC模拟转换内部的基本原理，这又是我们大家一个主要的问题，就是再做某个块的工作时，了解的不够深入，只是大概的了解，基本的完成其功能。这样就存在一个问题，如果某个细节没有考虑全面，对我们做工业工程就会产生很大的问题。如果对细节了解的清楚一些，对整个工程来讲就可靠一些。大家一定要钻进去，特别是集成电路，都用的是国外的，大家一定要看英文原版，首先，对于电子类新的名词越来越多，翻译后，肯定存在一定差异，对于扣细节来讲是非常有益的。其次，目前所有的书籍一大抄，对和错根本不去考究。最后，学术风气差，炒做概念多。 二、比较式ADC工作原理 原理框图： 工作原理： 数码设定器设定一个数码后，经过DAC（解码网络）反变换成与此数码比例的反馈电压。通过比较器，反馈电压与模拟电压相比较，模拟电压大于反馈电压，数码增加，反之减少，直至相等。（分辩率范围） 过去是数字电路实现，目前，控制器的实现用单片机实现或DSP实现。 三、积分式ADC工作原理 应用： 积分式ADC在数字电压表和低速数据采集系统中应用相当普遍。 区别： 间接方式  原理框图： 首先： 复位，接通S3，使电容C放电为0V 转换： 第一阶段：采样阶段。 S1接通，S2，S3断开，积分器对模拟输入Vi进行定时积分，积分时间为T2。 第二阶段：对Vr进行反积分。 S2接通，S1，S3断开，VR的积分和Vi的极性相反。也就是讲反积分。使积分为零。 图所示： 因为： Voc1=Voc2 所以： Vi=VRT2/T1 四、ADC转换器特点 （1）输入Vi后，开始转换，需要一定的时间，并不是瞬时的需要时间。 （2）不管是比较式还是积分式都存在分辨率的问题。 （3）输入有一个范围。 五、技术指标 A/D转换器技术实现的方法很多，逐次逼近式和双斜积分式，以及现在发展各种技术。但我们最关心的就是A/D转换器的技术指标。在系统使用时就是根据技术指标来选择什么A/D转换器技术指标。 其技术指标有： （1）转换时间：指完成一次模拟量到数字量转换所需要的时间。 （2）分辨率：用数字量的位数n来表示，如8，12，16，20，24位。分辨率相当精度，也就是满量程输入的1/2N，如果满量程为5.12,位数n=8,则最小分辨率为5.12/2 N=20Mv。 （3）线性误差：理想的转换特性应