7.2AD转换器.ppt

* 7.2 A / D 转换器（ADC） 7.2.1 A /D 转换的一般步骤和取样定理 一、模拟量到数字量的转换过程 uI(t) C ADC的 量化编码 电路 dn-1 d1 d0 … u?I(t) S 模拟量 数字量 量化编码 取样：把时间连续变化的信号变换为时间离散的信号。 保持：保持取样信号,使有充分时间将其变为数字信号。 取样保持 （S / H — Sample / Hold） 二、取样定理 当满足 fs ≥ 2 fimax 时, 取样信号可恢复原信号。 fs — 取样频率。 fimax — 信号的最高频率分量。 t O uI f O fs– fimax fimax uI t O 三、量化和编码 量化单位 数字信号最低位LSB所对应的模拟信号大小， 用 ? 表示（即 1 ）。 量化 把取样后的保持信号化为量化单位的整数倍。 量化误差 因模拟电压不一定能被 ? 整除而引起的误差。 编码 把量化的数值用二进制代码表示。 划分量化电平的两种方法 0 1V 1/8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 000 001 010 011 100 101 110 111 模拟 电平 二进制 代码 代表的 模拟电平 0? = 0 1? = 1/8 2? = 2/8 3? = 3/8 4? = 4/8 5? = 5/8 6? = 6/8 7?=(7/ 8)V 1V 1/15 3/15 5/15 7/15 9/15 11/15 13/15 000 001 010 011 100 101 110 111 0 模拟 电平 二进制 代码 代表的 模拟电平 0? = 0 1? = 2/15 2? = 4/15 3? = 6/15 4? =8/15 5? = 10/15 6? = 12/15 7? =(14/15)V 最大量化误差 = ? = (1 / 8) V = ? / 2 = (1/15)V 7.2.2 取样 - 保持电路 一、电路组成及工作原理 当 uL 为高电平： Rf Ch Ri uI uO uL T Rf = Ri T 导通，Ch 充电至： uO = ? uI = uC 当 uL 为低电平： T 截止，Ch 基本不放电。 uO 保持 矛盾： 为使 Ch 充电快，Ri 越小越好； 为使电路输入电阻高，Ri 越大越好。 二、改进电路 (LF198) 及工作原理 R2 Ch R1 uI uO uL u?O 300 ? 30 k? D1 D2 S 当 uL = 1， S 闭合 uO = u?O = uI ， uC = uI 当 uL = 0， S 断开 uO 保持 D1 、D2的作用：限制 u?O 在 uI + uD以内，起保护作用。 6 2 1 4 5 3 8 7 uO uI uL Ch LF198 一 、基本工作原理电路 7.2.3 逐次渐近型 A/D 转换器 D/A uI 逐次渐近 寄存器 比较器 参考 电源 时钟 信号 MSB LSB MSB LSB 并行数字输出 转换控制信号 3.2V 1000 8V 1 0100 4V 0010 2V 0 0011 3V 0 0011 读出控制 控制逻辑电路 逐次渐近 寄存器 比 较 器 二、转换过程举例 3 位 D/A Q 1S 1R d0 ? + CP d1 d2 ? ≥1 Q 1S 1R FFB FFC ≥1 ? ? ? d0 d1 d2 uI uO uC C 5位环行移位寄存器 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q FFA 1S 1R ? ? ?/2 输出偏移 Q n+1 1 1 1 0 0 1 0 0 功能 R S Q n 1 0 不用 保持 置1 置0 不许 CP ? 1 2 3 4 5 Q1 Q2Q3 Q4 Q5 QA QB QC uI/V uO/V u?O/V uC d2 d1 d0 0 0 0 0 1 0 0 0 5.9 0 – 0.5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 4 3.5 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 6 5.5 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 7 6.5 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 6 5.5 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 6 5.5 0 1 1 0 7.2.4 双积分型 A/D 转换器 转换思路： 模拟输入 uI ? t ? t 控制计数 CP 个数 ?输出二