第18章模数转换和数模转换课件.ppt

1) 只舍不入法 它是将取样保持信号Uo不足一个S的尾数舍去，取其原整数。如图 18-10（a）是采用了只舍不入法。区域（3）中Uo=3.6V时将它归并到Uq=3V的量化电平，因此，编码后的输出为 011。这种方法δ总为正值，δmax≈S。 图 18-10 两种量化方法的比较 (a) 只舍不入法； (b) 有舍有入法 2) 有舍有入法 当Uo的尾数＜S/2时，用舍尾取整法得其量化值；当Uo的尾数≥S/2时，用舍尾入整法得其量化值。如图10-10（b）采用了有舍有入法。区域（3）中Uo=3.6 V，尾数0.6 V≥S/2=0.5V, 因此, 归化到Uq=4V, 编码后为100 。区域（5）中Uo=4.1V， 尾数小于 0.5V,归化到 4V, 编码后为 100。这种方法δ可为正，也可为负，但是|δmax|=S/2。可见，它要比第一种方法误差要小。 18.3.2 A/D转换器的主要电路形式  ADC电路分成直接法和间接法两大类。  直接法是通过一套基准电压与取样保持电压进行比较， 从而直接转换成数字量。其特点是工作速度高，转换精度容易保证， 调准也比较方便。  间接法是将取样后的模拟信号先转换成时间t或频率f, 然后再将t或f转换成数字量。其特点是工作速度较低，但转换精度可以做得较高，且抗干扰性强，一般在测试仪表中用的较多。 1. 计数斜波式A/D转换器（自学） 图 18-11 计数斜波式ADC 2. 逐次逼近式A/D转换器 图 18-12 逐次逼近式ADC 这种转换器是将转换的模拟电压Ui与一系列的基准电压比较。比较是从高位到低位逐位进行的，并依次确定各位数码是 1 还是 0。 转换开始前， 先将逐位逼近寄存器（SAR）清 0， 开始转换后，控制逻辑将逐位逼近寄存器（SAR）的最高位置 1，使其输出为 100…000，这个数码被D/A转换器转换成相应的模拟电压Uo，送至比较器与输入Ui比较。若Uo＞Ui，说明寄存器输出的数码大了，应将最高位改为0（去码），同时设次高位为 1；若Uo≤Ui，说明寄存器输出的数码还不够大，因此，需将最高位设置的 1 保留（加码），同时也设次高位为 1。然后，再按同样的方法进行比较，确定次高位的1是去掉还是保留（即去码还是加码）。这样逐位比较下去， 一直到最低位为止，比较完毕后，寄存器中的状态就是转化后的数字输出。例如，一个待转换的模拟电压Ui=163mV, 逐位逼近寄存器（SAR）的数字量为八位。 表 18-1 Ui=163mV的逐次比较过程 图 18-13 Ui=163mV逐次比较Uo波形图 3. 双积分型A/D转换器 双积分型ADC的转换原理是先将模拟电压Ui转换成与其大小成正比的时间间隔T，再利用基准时钟脉冲通过计数器将T变换成数字量。图 18-14是双积分型ADC的原理框图，它由积分器，零值比较器，时钟控制门G和计数器（计数定时电路）等部分构成。 ? 图 18-14 双积分ADC原理框图 积分器：由运算放大器和RC积分网络组成，这是转换器的核心。它的输入端接开关S，开关S受触发器Fn的控制，当Qn=0 时，S接输入电压+Ui，积分器对输入信号电压+Ui（正极性）积分（正向积分）；当Qn=1 时，S接基准电压-UR（负极性），积分器对基准电压-UR积分（负向积分）。 因此，积分器在一次转换过程中进行两次方向相反的积分。 积分器输出Uo接零值比较器。 零值比较器：当积分器输出Uo≤0时，比较器输出UC=1；当积分器输出Uo0时，比较器输出UC=0。零值比较器输出UC作为控制门G的门控信号。  时钟控制门G：时钟控制门G有两个输入端，一个接标准时钟脉冲源CP，另一个接零值比较器输出UC。当零值比较器输出UC=1 时，G门开，标准时钟脉冲通过G门加到计数器；当零值比较器输出UC=0时，G门关，标准时钟脉冲不能通过G门加到计数器，计数器停止计数。 计数器（计数定时电路）： 它由n+1个触发器构成，触发器Fn-1…F1F0构成n位二进制计数器，触发器Fn实现对S的控制。 计数定时电路在启动脉冲的作用下，全部触发器被置0，触发器Fn输出Qn=0，使开关S接输入电压+Ui，同时n位二进制计数器开始计数（设电容C上初始值为0，并开始正向积分， 则此时Uo≤0，比较器输出UC=1，G门开）。当计数器计入 2n个脉冲后，触发器Fn-1…F1F0状态由 11…111回到00…000，Fn-1(Qn-1)触发Fn，使Qn=1，发出定时控制信号，使开关转接