电工技术基础（第二版）——数、模和模数、转换器.ppt

(2)逐次逼近型模/数转换器电路原理图 逐次逼近寄存器 读出 “与”门 逻辑 控制门 电压 比较器 四 位 DAC Q FF3 S R Q S R Q S R d0 ? ? + ? + Ui CP d1 d2 E ? ≥1 ? ≥1 Q S R FF2 FF1 FF0 ≥1 ? UA d3 ? ? 五位顺序脉冲发生器 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 d0 d1 d2 d3 ? ? 逐次比较型ADC是集成ADC芯片中使用较多的一种，它通过对输入量的多次比较，最终得到输入模拟电压量化编码的输出。 当ui≥uF时，比较器输出0，控制器控制寄存器保留最高 位的1，次高位置“1”；当ui≤uF时，比较器输出“1”，控制 器控制寄存器最高位置“0”，次高位置“1”。寄存器内数据 经DAC电路后输出反馈信号到比较器，进行第二次比较， 并将比较结果送入逻辑控制器，送入“0”时保留寄存器中 高两位的值，并将第三位置“1”，若送入1保留最高位，次 高位置“0”，第三位置“1”，寄存器内数据经DAC电路后输 出反馈信号到比较器，……经过逐次比较，直至得到寄存 器中最低位的比较结果。比较完毕，寄存器中的状态(即 产生的数码)就是所要求的ADC输出的数字量。 工作原理 双积分型ADC的基本原理是对输入模拟电压ui和参考电压各进行一次积分，先将模拟电压ui转换成与其大小相对应的时间间隔T，再在此时间间隔内用计数率不变的计数器进行计数，计数器所计下的数字量正比于输入的模拟电压ui。 度较慢，但是它的电路不复杂，在数字万用表等对速度要 求不高的场合，常使用双积分型ADC。 双积分型ADC的转换速 4．双积分型ADC的结构组成及工作原理 －UR ui S1 R S2 C Uo 积分器 0比较器 CP 数字量输出 _ + + A1 _ + + A2 逻辑控制器 n位 计数器 (1) 结构组成 n位二进制计数器 开关控制电路 S1 S2 CP Qn-1 Qn-2 Q1 Q0 积分器 过零比较器 uG ∞ - + + u02 u01 ∞ + + - +ui -UR 双积分型ADC在积分前，计数器应先清零，然后闭合电 子开关S2，随后再把S2打开，把电容C上储存的电荷电压释 放掉。时钟脉冲源采用标准周期，作为测量时间间隔的标 准时间。 (1) 结构组成 n位二进制计数器 开关控制电路 S1 S2 CP Qn-1 Qn-2 Q1 Q0 积分器 过零比较器 uG ∞ - + + u02 u01 ∞ + + - +ui -UR 在采样阶段，开关S1与被测电压接通，S2打开。被测电压 被送入积分器进行积分，积分器输出电压小于0，比较器输 出高电平1，逻辑控制器控制计数器开始计数，对被测电压 的积分持续到计数器由全1变为全0的瞬间。 (1) 结构组成 n位二进制计数器 开关控制电路 S1 S2 CP Qn-1 Qn-2 Q1 Q0 积分器 过零比较器 uG ∞ - + + u02 u01 ∞ + + - +ui -UR 当计数器为n位时，计数时间T1=2nTC(TC是时钟脉冲的周 期)。这时积分器的输出电压为： (1) 结构组成 n位二进制计数器 开关控制电路 S1 S2 CP Qn-1 Qn-2 Q1 Q0 积分器 过零比较器 uG ∞ - + + u02 u01 ∞ + + - +ui -UR 当计数器由全1变为全0时，进入比较阶段，控制器使S1 与参考电压－UR相接，这时积分器对－UR反向积分，电 压u0逐渐上升，计数器又从0开始计数。当积分器积分至 u0=0时，比较器输出低电平0，控制器封锁CP脉冲，使计 数器停止计数。 (1) 结构组成 n位二进制计数器 开关控制电路 S1 S2 CP Qn-1 Qn-2 Q1 Q0 积分器 过零比较器 uG ∞ - + + u02 u01 ∞ + + - +ui -UR 若计数器的输出数码为D，此时积分器的输出电压与计 数器的输出数码之间的关系为： (1) 结构组成 n位二进制计数器 开关控制电路 S1 S2 CP Qn-1 Qn-2 Q1 Q0 积分器 过零比较器 uG ∞ - + + u02 u01 ∞ + + - +ui -UR 此时T2=D·TC，所以： 显然，计数器输出的数码与被测电压成正比，可以用来 表示模拟量的采样值。 (1) 结构组成 n位二进制计数器 开关控制电路 S1 S2 CP Qn-1 Qn-2 Q1 Q0 积分器 过零比较器 uG ∞ - + + u02 u01 ∞ + + - +ui -UR 双积分型ADC的转换精度很高，但转换速度较慢，不适 合