CCD阵列+ADC010111…9.3AD转换《数字电子技术》.ppt

* 9.3 A/D转换 《数字电子技术》 §9.3 A/D转换 □ A/D转换应用举例： ADC 010111… CCD阵列+ADC 010111… 9.3 A/D转换 《数字电子技术》 □ A/D转换的基本原理： ，其中 为n位ADC参考量，则 通常A/D转换位数n越大，误差越小。 要实现将连续变化的模拟量变为离散的数字量，需经过四个步骤：采样、保持、量化、编码，一般前两步由采样-保持电路完成，量化和编码由ADC完成。 图9.3.1 模数转换示意图 9.3 A/D转换 《数字电子技术》 一、取样定理 9.3.3所示。通常取fs=（3~5）fi(max)即可满足要求。 图9.3.2 对输入模拟信号的取样 图9.3.3 还原取样信号所用滤波器的频率特性 9.3 A/D转换 《数字电子技术》 二、量化与编码 ■ 量化 将采样－保持电路输出的样值电平归化到与之相接近的离散数字电平。 ■ 量化单位 把取样电压表示为某个最小数量单位的整数倍，这个最小数量单位叫量化单位，用△表示，显然，△=1LSB。 ■ 编码 把量化的结果用代码（可以是二进制，也可以是其他进制）表示出来。 ■ 量化误差 将模拟电压信号划分为不同的量化等级时采用的方法不同，其量化误差也不同。 9.3 A/D转换 《数字电子技术》 图9.3.4 划分量化电平的两种不同方法的比较 只舍不入 有舍有入 9.3 A/D转换 《数字电子技术》 §9.3.1 采样-保持电路 图9.3.5 采样器及波形图 所谓采样，即将一个时间上连续变化的模拟量转换为时间上离散的模拟量。采样需遵循采样定理。 所谓保持，即将样值脉冲的幅度，也就是采样期间的Vi（t）保持下来，直到下次采样。 采样—保持的精度及性能极大地影响A/D转换器的精度。 通常将采样器和保持电路总称为采样—保持电路。图9.3.6给出了两种采样—保持电路及输出波形图。 9.3 A/D转换 《数字电子技术》 这两种电路的共同缺点：采样速度比较慢。 图9.3.6 两种采样-保持电路及输出波形 采样 保持 R1=R2 9.3 A/D转换 《数字电子技术》 采样－保持改进实用电路： 电压跟随器 9.3 A/D转换 《数字电子技术》 实例：单片集成取样—保持电路LF198。 图9.3.7 集成采样-保持电路LF198 （a）电路结构 （b）典型接法 课外阅读 9.3 A/D转换 《数字电子技术》 A/D转换器的分类： ADC 直接ADC 间接ADC V-T变换型 V-F变换型 并联比较型 反馈比较型 计数型 逐次渐近型 双积分型 9.3 A/D转换 《数字电子技术》 §9.3.2 直接ADC 直接ADC能把输入的模拟电压信号直接转换为输出的数字量而不需要经过中间变量。常用的有并联比较型和反馈比较型两类。 9.3 A/D转换 《数字电子技术》 一、并联比较型ADC 图9.3.8 并联比较型ADC电路图 9.3 A/D转换 《数字电子技术》 表7-3-1 图9.3.8电路的代码转换表 如何设计代码转换电路？ 9.3 A/D转换 《数字电子技术》 影响并联比较型A/D转换器转换精度的主要因素： * 量化电平（△）的划分，这是主要因素； * 参考电压VREF的稳定度； * 分压电阻相对精度； * 电压比较器灵敏度，等等。 并联比较型ADC的主要优点： * 转换速度快：如8位输出的转换时间可达50ns以下； * 含有比较器和寄存器的ADC可不附加采样-保持电路。 并联比较型ADC的主要缺点： * 需要用很多的电压比较器和触发器：如n位二进制代码转换 器中应当有2n-1个电压比较器和2n-1个触发器，电路相当庞大。 9.3 A/D转换 《数字电子技术》 二、反馈比较型ADC 工作原理：取一个数字量加到DAC上，于是得到一个对应的输出模拟电压。将这个模拟电压和输入的模拟电压信号相比较。若两者不等，则调整所取的数字量，直到两个模拟电压相等为止，最后所取的这个数字量就是所求的转换结果。 反馈比较型ADC常采用计数型和逐次渐近型两种方案。 9.3 A/D转换 《数字电子技术》 （一）计数型反馈比较型ADC 图9.3.9 计数型ADC电路工作原理图