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测控电路 张国雄 天津大学精密仪器与光电子工程学院 精密测试技术及仪器国家重点实验室 电子邮件：gxzhang@tju.edu.cn 6. 信号转换电路 灵：可以根据信号处理、使用、控制的要求转换成所需形式：电压、电流；幅值、频率；连续信号的离散化；模拟、数字、开关信号等形式。 6.2.1 电流/电压转换电路 6.2.1 电流/电压转换电路 6.2.2 电压/电流转换电路 6.2.2 电压/电流转换电路 要求： （1）输出电流只与输入电压有关，与负载基本无关； （2）能够输出所需较大电流。 许多频率解调电路都属于f/V 转换电路 6.4 采样保持电路 数字信号具有抗干扰能力强，便于传输、长期存储、分辨率高、能进行复杂的运算等优点。为了将模拟信号转换成数字，首先要进行采样。这种电路用于一切需要对输入信号瞬时采样和存储的场合，如自动补偿直流放大器的失调和漂移等，最常见的是应用于快速数据采集系统，以保持输入信号在采样过程中不变。当系统有多个模拟信号时，为了采得各通道同一时刻的信息时，则需用多个采样保持器进行同时采样。 采样保持电路是一种时间上离散化电路。 6.4 采样保持电路 采样保持电路的基本组成： （1）模拟开关 （2）模拟信号存储电容 （3）缓冲放大器 6.4 采样保持电路 6.4 采样保持电路 6.4 采样保持电路 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 机械触点式：干簧继电器，水银继电器及机械振子继电器等。 动作时间长、体积大、耗蚀 电子式开关：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。 应用广泛 （二）CMOS开关电路 （三）模拟多路开关电路 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 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。 充电过程中的电容器吸附效应 放电过程中的电容器的吸附效应 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 6.5 模拟数字转换电路 6.5.1 量值的数码表示 （一）二进制码 在数字技术中，量值常用数码表示。由于二进制器件容易制作、工作可靠，量值常用二进制数码表示。 6.5.1 量值的数码表示 6.5.1 量值的数码表示 主要技术指标 （1）分辨率 发生单位数码变化时，所对应模拟量的相对于基准量的变化。 （2） 量化：将幅度连续取值的模拟信号变为只能取有限个某一最小当量LSB的整数倍数值的过程称为量化。 （3）量化误差 通过量化将连续量转换成离散量所产生的误差称为叫做量化误差，在采用四舍五入时最大误差可达到1LSB的 1/2，不采用时它等于1LSB 。 6.5.1 量值的数码表示 6.5.1 量值的数码表示 主要技术指标 （4）建立时间 输入数字量变化后，输出模拟量稳定到相应数值范围所需的时间，是描述D/A转换速率快慢的一个重要参数。 （5）转换误差 给定数字代码时测得的实际模拟输出量和对应这个输入代码的理论模拟输出量之差。非线性误差、增益误差、失调误差等直接影响 。 6.5.2 D/A转换电路 6.5.2 D/A转换电路 （二）T形R-2R电阻网络电路 6.5.3 A/D转换电路 (一）双积分式A/D转换器 6.5.3 A/D转换电路 6.5.3 A/D转换电路 (二）逐次逼近式 A/D转换器 6.5.3 A/D转换电路 6.5.3 A/D转换电路 6.5.3 A/D转换电路 6.5.3 A/D转换电路 6.5.3 A/D转换电路 6.5.3 A/D转换电路 最大量化误差1bit 脉冲当量可以设置 逐次逼近式转换速度快 抗干扰能力比双积分式差 思考题与习题 6－2 6－4 6－8 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