7数模与模数转换器-2解读.ppt

1、取样与保持 采样是将随时间连续变化的模拟量转换为在时间离散的模拟量。 采样信号S(t)的频率愈高，所采得信号经低通滤波器后愈能真实地复现输入信号。合理的采样频率由采样定理确定。 采样定理：设采样信号S(t)的频率为fs，输入模拟信号?I(t)的最高频率分量的频率为fimax， 则 fs ≥ 2fimax S(t)=1:开关闭合 S(t)=0:开关断开 采得模拟信号转换为数字信号都需要一定时间，为了给后续的量化编码过程提供一个稳定的值，在取样电路后要求将所采样的模拟信号保持一段时间。 采样 保持 取样与保持电路及工作原理 2、量化与编码 数字信号在数值上是离散的。采样–保持电路的输出电压还需按某种近似方式归化到与之相应的离散电平上，任何数字量只能是某个最小数量单位的整数倍。 量化后的数值最后还需通过编码过程用一个代码表示出来。经编码后得到的代码就是A/D转换器输出的数字量。 （1）量化 （2）编码 在量化过程中由于所采样电压不一定能被?整除，所以量化前后一定存在误差，此误差我们称之为量化误差，用?表示。 量化误差属原理误差，它是无法消除的。A/D转换器的位数越多，各离散电平之间的差值越小，量化误差越小。 两种近似量化方式：只舍不入量化方式和四舍五入的量化方式。 （3）量化误差 （4）量化方式 量化误差——量化前的电压与量化后的电压差 0 1 111 110 101 100 011 010 001 000 0Δ=0 v 7Δ=7/8 v 6Δ=6/8 v 5Δ=5/8 v 4Δ=4/8 v 3Δ=3/8 v 2Δ=2/8 v 1Δ=1/8 v 输入信号 编码 量化后 电压 a ) 只舍不入:量化中把不足一个量化单位的部分舍弃； 对于等于或大于一个量化单位部分按一个量化单位处理。 最大量化误差为： 最小量化单位 ＝1/8V Δ=1LSB= 1/8 V 例：将0~1V电压转换为3位二进制代码 b ) 四舍五入:量化过程将不足半个量化单位部分舍弃， 对于等于或大于半个量化单位部分按一个量化单位处理。 最大量化误差为： 最小量化单位： 0 1 111 110 101 100 011 010 001 000 0Δ=0 v 7Δ=14/15 v 6Δ=12/15 v 5Δ=10/15 v 4Δ=8/15 v 3Δ=6/15 v 2Δ=4/15v 1Δ=2/15 v 输入信号 编码 模拟 电平 Δ=1LSB= 2/15 V ＝1/15V 将0~1V电压转换为3位二进制代码 7.3.2 并行比较型A/D转换器 电压比较器 输入模拟电压 精密电阻网络 精密参考电压 VREF/15 3VREF/15 7VREF/15 9VREF/15 11VREF/15 5VREF/15 13VREF/15 输出数字量 1、电路组成 所加砝码重量 结果 7.3.3 逐次比较型A/D转换器 逐次逼近转换过程与用天平称物重非常相似 。 第一次 8 克 砝码总重 待测重量Wx ，8克砝码保留 8 克 第二次 再加4克 砝码总重仍 待测重量Wx ，4克砝码保留 12 克 第三次 再加2克 砝码总重 待测重量Wx ， 2克砝码撤除 12 克 第四次 再加1克 砝码总重 ＝ 待测重量Wx ， 1克砝码保留 13 克 1、转换原理 所用砝码重量：8克、4克、2克和1克。 设待秤重量Wx = 13克。 1 0 0 … 0 1 0 0 … 0 ?I ≥5V 1 ?A=6.84V VREF=10V 第一个CP： 第二个CP： 0 1 0 … 0 1 1 0 … 0 1 0 ?I 7.5V ?I=6.84V VREF=10V 第三个CP： 0 0 1 … 0 1 0 1 … 0 ?I ≥6.25V 1 0 1 ?A=6.84V VREF=10V 1 0 0 0 0 0 0 0 ?A=6.84V VREF=10V 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1