数字电子信号 第9章.ppt

本 章 小 结 第 9 章　数模和模数转换器 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 uI 第 9 章　数模和模数转换器 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 uI 第 9 章　数模和模数转换器 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 uI 并行比较型A/D转换器真值表 1 输入模拟电压 寄存器状态 数字量输出 （编码器输入） （编码器输出） Q Q Q Q Q Q Q 7 6 5 4 3 2 1 D D D 2 1 0 u I 15 ~ ( ) 15 ) ( 15 ~ 15 ) ( 15 ~ 15 ) ( 15 ~ 15 ) ( 15 ~ 15 ) ( 15 ~ 15 ) ( 15 ~ 15 ) ( ~ 1 0 3 3 5 5 7 7 9 9 11 11 13 13 1 U REF U REF U REF U REF U REF U REF U REF U REF 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 例如：uI＝4.2V，UREF＝6V， 3.6V～4.4V 则数字量输出d2d1d0＝101。 第 9 章　数模和模数转换器 ①优点：转换速度很快，故又称高速A/D转换器。 ②缺点：电路复杂，所用比较器和寄存器过多。 对于一个n位二进制输出的并行比较型A/D转换器，需２n -1个电压比较器和2n -1个触发器，编码电路也随n的增大变得相当复杂。且转换精度还受分压网络和电压比较器灵敏度的限制。 因此，这种转换器适用于高速、精度较低的场合。 并行比较型A/D转换器的特点： 第 9 章　数模和模数转换器 四、逐次逼近型A/D转换器 属于直接型A/D转换器，其工作原理可用天平秤重过程作比喻来说明。若有四个砝码共重15克，每个重量分别为8、4、2、1克。设待秤重量Wx = 13克，可以用下表步骤来秤量： 2 8 g + 4 g 3 8 g + 4 g + 2 g 4 8 g + 4 g + 1 g 1 8 g 8g 13g ， 12g 13g ， 14g 13g， 13g ＝13g， 8 g 12 g 12 g 13g 暂时结果 砝 码 重 比 较 判 断 顺 序 保留 保留 撤去 保留 第 9 章　数模和模数转换器 第 9 章　数模和模数转换器 1. 转换原理示意图 第 9 章　数模和模数转换器 3位逐次逼近型A/D转换器的逻辑电路图 第 9 章　数模和模数转换器 3位逐次逼近型A/D转换器的转换过程 转换数字量1011 ， 4+1+0.5 = 5.5V，转换误差为 –0.04V。 例：UR= 8V，UI = 5.54V，若输出为4位数字量： 若输出为 8位数字量： 转换数字 4+1+0.5+0.03125= 5.53125V， 转换误差为 -0.00875V。 一般位数越多，转换误差越小。 第 9 章　数模和模数转换器 第 9 章　数模和模数转换器 逐次逼近型A/D转换器的特点： 1.逐次逼近型A/D转换器在转换过程中，是从数字量最高位到最低 位逐位确定，所以叫逐次逼近型A/D转换器。 2.逐次逼近型A/D转换器完成一次转换所需要的时间是（n+2）个 cp时钟周期。 3.逐次逼近型A/D转换器转换的位数越多，误差越小，输出量越 逼近输入量。 4.在输出位数较多时，逐次逼近型A/D转换器的电路规模比并行 比较性A/D转换器的小的多，但转换速度降低。 5.逐次逼近型A/D转换器应用广泛，常用的集成器有ADC0809（8位）、 AD575（10位）和AD574A（10位）等。 五、双积分型A/D转换器 它属于间接型。 1.基本原理： 先把模拟电压UI转换成与之大小相对应的时间间隔， 再将时间间隔转换成与之成正比的脉冲个数，并把脉冲 个数记录下来，从而完成A/D转换。 第 9 章　数模和模数转换器 双积分型A/D转换器原理框图 第 9 章　数模和模数转换器 双积分型A/D转换器的电压波形图 双积分型A/D转换器的工作波形图 第 9 章　数模和模数转换器 第 9 章　数模和模数转换器 2、工作原理 1）初始化：uL=0。计数器复位，同时接通开关S0，使积分电容C充分放电。 2）第一次积分阶段——采样阶段，也叫定时积分。 uL=1，开关S0断开,