AD转换器课程文.docx

学号：学年论文题目AD转换器在控制系统中的应用学院专业班级学生姓名指导教师职称2016年12月15日摘要基于对A\D转换器的广泛应用和发展，本文从A\D转换器的不同方面对其进行了讨论:一、针对A\D转换器的基本概念，主要从A\D转换原理，转换简介及转换的一般过程分类说明；对于转换过程，又分为采样和保持、量化和编码两个过程。二、针对A\D转换器的器件类型，主要讨论了以不同分类方法对A\D转换器进行分类，有以原理分类，以转换速率分类，以转换速度分类三种分类方法；对于相关参数，主要对其技术指标做了一个基本的描述。三、针对A\D转换器在控制系统中的应用，以ISO4021和ADC0809为研究对象，深入的说明了A\D转换器的应用方向。关键字：A\D转换 参数 应用 目录A\D转换概念4一、A\D转换简介4二、A\D转换原理4三、A\D转换的一般过程41．采样和保持42．量化和编码5器件类型及相关参数6一、器件类型61.按原理分类6积分型（如TLC7135）6逐次比较型（如TLC0831）7并行比较型/串并行比较型（如TLC5510）7Σ-Δ(Sigma?/FONTdelta)调制型（如AD7705）8电容阵列逐次比较型82.按转换的分辨率分类93.按转换速度分类9二、不同器件类型的应用9三、技术指标101.分辨率102.量程103.转换时间104.工作温度范围10控制系统中的应用描述11一、ISO 4021111．远程传输技术112.还原监控技术13二、ADC 080915A\D转换概念一、A\D转换简介A/D转换器即模数转换器，或简称ADC，通常是指一个将模拟信号转变为数字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。二、A\D转换原理A/D转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。但在A/D转换前，输入到A/D转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。三、A\D转换的一般过程1．采样和保持为了把模拟信号转换成对应的数字信号，必须首先将模拟量每隔一定时间抽取一个样值，使时间上连续变化的模拟量变为一个时间上断续的模拟量，这个过程称为采样。为了保证采样后的信号能恢复原来的模拟信号，要求采样频率与被采样的模拟信号的最高频率应满足下面关系=2图一 采样、保持原理图2．量化和编码数字信号不仅在时间上是离散的，而且数值大小的变化也是不连续的。这就是说，任何一个数字量的大小也只能是某个规定的最小数值单位的整数倍。而采样、保持所得电压信号虽呈阶梯状但电平仍是连续变化的，即不是数字量。因此，必须将采样保持后的信号的大小局限在这些规定的离散电平上，即在进行A\D转换时，必须将采样—保持后的电压化为某个规定的最小单位的整数倍，这一过程称为量化。所取的最小数量单位叫做量化单位，用Δ表示。显然，数字信号最低有效位的1代表的数值大小就等于Δ。将量化幅值用二进制代码或二-十进制代码等表示出来的过程称为编码。那些代表模拟信号各采样值得代码组就是A\D转换的结果。由于模拟信号是连续的，所以它就不一定能被 Δ整除，因此量化过程不可避免地会引入误差，我们称这种误差为量化误差。器件类型及相关参数一、器件类型1.按原理分类积分型（如TLC7135）积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率)，然后由定时器/计数器获得数字值。其优点是用简单电路就能获得高分辨率， 但缺点是由于转换精度依赖于积分时间，因此转换速率极低。初期的单片AD转换器大多采用积分型，现在逐次比较型已逐步成为主流。图二 双积分是A\D转换器组成框图 图三 双积分是A\D转换器原理逐次比较型（如TLC0831）逐次比较型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成，从MSB开始，顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较，经n次比较而输出 数字值。其电路规模属于中等。其优点是速度较高、功耗低，在低分辩率（12位）时价格便宜，但高精度（12位）时价格很高。图四 逐次比较型A\D转换器原理图并行比较型/串并行比较型（如TLC5510）并行比较型AD采用多个比较器，仅作一次比较而实行转换，又称FLash(快速)型。由于转换速率极高，n位的转换需要2n-1个比较器，因此电路规模也极大，价格也高，只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间，最典型的是由2个n/2位的并行型AD转换器配合D