5章信号的转换课案.ppt

电子仪器设计 ;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;在进行信号转换时，需要考虑以下问题： 转换电路应具有线性特性 要求信号转换电路具有一定的输入阻抗和输出阻抗以与之相联的器件阻抗匹配 有足够的驱动能力和动态范围。;按转换的方式分： 线性转换 非线性转换 线性转换是采用线性电路来完成的，线性转换只能改变信号频谱分量的相对大小，而不会产生新的频率成分，某些波形转换、电压/电流转换可依靠线性转换电路来完成。 利用非线性电路可以实现频率转换，例如混频、分频和倍频。信号的非线性转换主要应用于信号的传输方面，特别是信号的远距离传输，也就是信号的遥传。;常用的信号转换电路有： 采样/保持（S/H）电路 电压比较电路（compararator） V/f（电压/频率）转换器 f/V（频率/电压）转换器 V/I（电压/电流）转换器 I/V（电流/电压）转换器 A/D（模/数）转换器 D/A（数/模）转换器;5.1 采样保持电路;1. 基本原理;;; 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：当开关断开时，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???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;模拟开关;集成模拟开关;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？;总结;单片集成采样－保持电路;总结;5.2 电压比较电路(Comparer); 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 ; 比较器的选用 (1)在要求不高时，也可以将运放作为比较器，但输出高、低电平要与下级相配合。 (2)在要求精度（或灵敏度）高而响应速度不是重点时，可以选精密型比较器，如CJ0119。在要求响应快时要选高速型，如CJ0361（tr＝12ns），但灵敏度不高（为3000），两者难以兼顾。 (3)比较器的输出电平虽然是要与数字电路的逻辑电平配合，但还要注意器件类型，一般来说，双极型的比较器与双极型的数字电路能配合，反之亦然，对供电电源是否能合用也应考虑。;例1、单限比较器电路的应用;例2、滞回比较器电路的应用;应用举例;[解];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;电压频率转换电路;电压频率转换电路;电压频率转换电路;电压频率转换电路;电压频率转换电路;f/V转换电路;f/V转换电路;单稳态触发器的工作特点：;单稳态触发器的应用