第6章_信号转换电路-《测控电路(第4版)》张国雄.ppt

* 上述简单压－频变换器的精度和动态范围受到限制的根本原因在于复位电路具有非线性，虽然可采取适当方法进行补偿，但补偿总是不完全的或者适用范围很狭窄。因此对于这类简单电路，提高精度的主要措施时缩小复位时间。若要使非线性误差从1％提高一个数量级，达到0.01%，则复位时间必须减小到最小信号周期的0。01％以下。当额定工作频率为10KHZ时，信号的最小周期为0.1ms,这样，复位时间必须小于0.01US，简单变换电路通常很难满足这个要求。因此，必须改进复位电路，限制它的非线性影响。最常用的方法时电荷平衡法，而集成压－频变换器几乎都是按这种方案设计的。利用这种方法，可以得到精度很高，动态范围很宽的压－频变换器。 复位电路由定时电路、恒流源Ij和二极管D1,D2组成，复位电路的工作由比较器A2控制，每当比较器的输出从高电位变到低电位时，定时电路就输出一个脉宽固定为Ti的负脉冲，使D2截止，D1导通，可见，比较器的输出每变换一次状态，复位电路从积分电容上取走一份固定的电荷量IjTj。 （二）CMOS开关电路 6.4 采样保持电路 6.4.2 模拟开关 b）Ron- ui特性 Ron Ron(C) Ron(N) Ron(P) ui O uGP ui uo uGN +E -E a）CMOS开关 将P沟道与N沟道MOSFET并联 解决开通电阻问题 （三）模拟多路开关电路 6.4 采样保持电路 6.4.2 模拟开关 输出/输入 A B C +E 0 1 2 3 4 5 6 7 输入/输出 -E11 -E2 逻辑电平转换电路 8选1译码电路 13 14 15 12 1 5 2 4 16 11 10 9 6 8 7 3 INH S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 巡回采样：8路输入、1路输出 1路输入、8路输出 选用泄漏电阻大和介质吸附效应小的电容器，如聚苯乙烯，钽电容和聚碳酸脂电容器等。 电容器采用一定的绝缘介质，介质有一定泄漏电阻 6.4 采样保持电路 6.4.3 存储电容 C 电容器的吸附效应 电容器极板间的介质极化不可能瞬时实现，电容器介质的偶极子及其界面极化的形成和消失，都需要一定的时间，从而使得电容器在充放电过程结束时，电容电压会有程度不等的下降或上升，在经过一定的时间后趋于平衡。 6.4 采样保持电路 6.4.3 存储电容 C + － 6.4 采样保持电路 6.4.3 存储电容 充电过程中的电容器吸附效应 C0 R0 R1 C1 i1 i2 i3 C0 R0 R1 C1 i1 i2 i3 C0 R0 R1 C1 S i1 i2 i3 a) 充电开始S闭合 b) 充电结束S断开后 c) 充电结束达到平衡 S S 快 慢 向C1放电 泄漏 介质内部 6.4 采样保持电路 6.4.3 存储电容 放电过程中的电容器的吸附效应 C0 R0 R1 C1 i1 i2 i3 a) 放电开始S闭合 RL b) 放电结束S断开后 C0 R0 R1 C1 i1 i2 i3 RL S S c) 放电结束达到平衡 C0 R0 R1 C1 i1 i2 i3 RL S 快 慢 向C0放电 泄漏 电容值选择 电容小：充电快、放电也快，不利于保持 电容大：充电慢、放电也慢，不利于跟踪 根据信号频谱选择 6.4 采样保持电路 6.4.3 存储电容 6.4 采样保持电路 6.4.5 应用电路举例 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 / # 模拟量输入 状态 AD571 偏移调节 C +5 V AD582 u o u i ∞ - + + N 1 ∞ - + + N 2 U c S D G # ∩ 6.4 采样保持电路 6.4.5 应用电路举例 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 / # 模拟量输入 状态 AD571 偏移调节 C +5 V AD582 u o u i ∞ - + + N 1 ∞ - + + N 2 U c S D G # ∩ 6.5 模拟数字转换电路 传感器输出的信号多为模拟信号，在以微型计算机为核心组成的数据采集及控制系统中，必须将传感器输出的模拟信号转换成数字信号，为此要使用模