章信号的转换.ppt

从信息形态变化的观点将各种转换分为三种： 从自然界物理量到电量的转换 电量之间的转换 从电量到物理量的转换 5.1 采样保持电路 基本性质 1. 基本原理 采样保持电路的基本性质 组成： 模拟开关 模拟信号存储电容 缓冲放大器 对采样保持电路的主要要求： 精度 速度 为提高实际电路的精度和速度，可从元件和电路两方面着手解决。 输入输出缓冲器 模拟开关 模拟开关是一种在数字信号控制下将模拟信号接通或断开的元件或电路。该开关由开关元件和控制（驱动）电路两部分组成。 模拟开关的分类 按切换的对象分：电压和电流开关 电压模拟开关的特点是：当开关闭合时，跨于它两端的电压总与被换接的电压Vx有关，而且通过开关的电流则与负载RL有关。 电流模拟开关的特点是：不管负载电阻RL的大小如何，流过开关的电流总是和被换接的电流Ix相等，而且换接的电压则由RL*Ix决定。 模拟开关的分类 按切换的对象使用的元件：机械触点式和电子式开关 机械触点式：干簧继电器，水银继电器及机械振子继 电器等。 电子式开关：二极管、双极性晶体管、场效应晶体管、光耦合器件及集成模拟开关等。 模拟开关的性能参数 静态特性：主要指开关导通和断开时输入端与输出端之间的电阻Ron和Roff,此外还有最大开关电压、最大开关电流和驱动功耗等。 动态特性：开关动作延迟时间，包括开关导通延迟时间Ton和开关截止延迟时间Toff, 通常TonToff, 理想模拟开关时Ton→0，Toff→0 模拟开关的性能参数 为了得到高质量的采样保持电路，场效应模拟开关的速度应快，极间电容，夹断电压或开启电压，导通电阻和反向漏电流等参数都应小。 模拟开关 增强型MOSFET开关电路（绝缘栅型） 模拟开关 CMOS开关电路 集成模拟开关 CMOS开关电路 多路模拟开关 存储电容 选用介质吸附效应小和泄漏电阻大的电容器，如聚苯乙烯，钽电容和聚碳酸脂电容器等。(原因：当电路从采样转到保持，介质的吸附效应会使电容器上的电压下降，被保持的电压低于采样转保持瞬间的输入电压，峰值检波器复位时，电容放电，介质吸附效应会使放电后的电容电压回升，引起小信号峰值的检波误差。电容器的泄漏电阻引起电容上的保持电压随时间逐渐减小，降低保持精度） 什么是电容的吸附效应？ 在实际电容器中，电容器介质的偶极子及其界面极化的形成和消失都不可能瞬时实现，往往需要一定的时间，因而使电介质常数随信号频率和环境温度变化，不能似为常数 实际电容器的仿真模型如右图所示，图中C为理想电容值，R0为电容器的泄漏电阻，其余的阻容网络为则为介质吸附效应的仿真。 总结 从元件方面来看，提高精度的重要 措施是减小各种漏电流和偏置电流，选用 介质吸附效应小的电容器，减小开关导通 电阻等的影响。提高工作速度的措施是提 高开关速度，减小开关极间电容的影响，选用 上升速率和输出电流大的运算放大器。 单片集成采样－保持电路 总结 模拟开关：要求模拟开关的导通电阻小，漏电流小，极间电容小和切换速度快。 存储电容：要选用介质吸附效应小的和泄漏电阻大的电容。 运算放大器：选用输入偏置电流小、带宽宽及转换速率（上升速率）大的运算放大器；输入运放还应具有大的输出电流 5.2 电压比较电路(Comparer) 比较器用通用运算放大器和专用集成比较器的区别？ （1）比较器的一个重要指标是它的响应时间，它一般低于10-20ns。响应时间与放大器的上升速率和增益-带宽积有关。因此，必须选用这两项指标都高的运算放大器作比较器，并在应用中减小甚至不用相位补偿电容，以便充分利用通用运算放大器本身的带宽来提高响应速度。 （2）当在比较器后面连接数字电路时，专用集成比较器无需添加任何元器件，就可以直接连接，但对通用运算放大器而言，必须对输出电压采取嵌位措施，使它的高，彽输出电位满足数字电路逻辑电平的要求。 一 电平比较电路（单阈值比较器） （a）差动比较电路 一 电平比较电路 （b）求和比较电路（阈值可变） 优点：阈值可变 缺点：振零现象 二 滞回比较电路（正反馈阈值） 两个阈值： 三 窗口比较电路 例1、单限比较器电路的应用 例2、滞回比较器电路的应用 例3、窗口比较器电路的应用 比较器作为接口电路的应用 1、不同通讯方式间电平的转换 2、不同仪器间的电平转换 5.3 电压频率转换电路 V/f 转换器 定义：V/f (电压/频率