数字电路数电部分AD.ppt

9.2.6 集成A/D转换器及其应用 使用A/D转换器时应注意以下几点： (1) 转换过程各信号的时序配合 (2) 零点和满刻度调节 (3) 参考电压的调节 (4) 接地 模拟电路电源 模拟电路 A/D 转换器 数字电路电源 数字电路 A A/D、D/A及采样保持芯片上都提供了独立的模拟地(AGND)和数字地(DGND)的引脚。 模数、数模转换电路中要特别注意到地线的正确连接，否则干扰很严重，以致影响转换结果的准确性。 在线路设计中，必须将所有器件的模拟地和数字地分别相连，然后将模拟地与数字地仅在一点上相连接。 * 9.2.6 集成A/D转换器及其应用 9.2 A/D 转换器 9.2.1 A/D转换的一般工作过程 9.2.2 并行比较型A/D转换器 9.2.3 逐次比较型A/D转换器 9.2.4 双积分式A/D转换器 9.2.5 A/D转换器的主要技术指标 概述 ADC Dn~D0 输出数字量 输入模拟电压 能将模拟电压成正比地转换成对应的数字量。 1. A/D功能: 9.2 A/D 转换器 2. A/D转换器分类 ① 并联比较型 特点: 转换速度快,转换时间 10ns ~1?s, 但电路复杂。 ② 逐次逼近型 特点: 转换速度适中,转换时间 为几?s ~100 ?s, 转换精度高，在转换速度和硬件复杂度之间达到一个很好的平衡。 ③ 双积分型 特点: 转换速度慢,转换时间 几百?s ~几ms,但抗干扰能力最强。 取样 时间上离散的信号 保持、量化 量值上也离散的信号 编码 模拟信号 时间上和量值上都连续 数字信号 时间上和量值上都离散 9.2.1 A/D转换的一般工作过程 A/D转换器一般要包括取样， 保持，量化及编码4个过程。 1. 取样与保持 采样是将随时间连续变化的模拟量转换为在时间离散的模拟量。 采样信号S(t)的频率愈高，所采得信号经低通滤波器后愈能真实地复现输入信号。合理的采样频率由采样定理确定。 采样定理：设采样信号S(t)的频率为fs，输入模拟信号?I(t)的最高频率分量的频率为fimax， 则 fs ≥ 2fimax S(t)=1:开关闭合 S(t)=0:开关断开 采得模拟信号转换为数字信号都需要一定时间，为了给后续的量化编码过程提供一个稳定的值，在取样电路后要求将所采样的模拟信号保持一段时间。 采样 保持 取样与保持电路及工作原理 2. 量化与编码 数字信号在数值上是离散的。采样–保持电路的输出电压还需按某种近似方式归化到与之相应的离散电平上，任何数字量只能是某个最小数量单位的整数倍。 量化后的数值最后还需通过编码过程用一个代码表示出来。经编码后得到的代码就是A/D转换器输出的数字量。 量化 3.编码 在量化过程中由于所采样电压不一定能被?整除，所以量化前后一定存在误差，此误差我们称之为量化误差，用?表示。 量化误差属原理误差，它是无法消除的。A/D转换器的位数越 多，各离散电平之间的差值越小，量化误差越小。 两种近似量化方式：只舍不入量化方式和四舍五入的量化方式。 4.量化误差：量化前的电压与量化后的电压差 5.量化方式 0 1 111 110 101 100 011 010 001 000 0Δ=0 v 7Δ=7/8 v 6Δ=6/8 v 5Δ=5/8 v 4Δ=4/8 v 3Δ=3/8 v 2Δ=2/8 v 1Δ=1/8 v 输入信号 编码 量化后 电压 a ) 只舍不入量化方式:量化中把不足一个量化单位的部分舍弃； 对于等于或大于一个量化单位部分按一个量化单位处理。 最大量化误差为： 最小量化单位 ＝1/8V Δ=1LSB= 1/8 V 例：将0~1V电压转换为3位二进制代码 b )四舍五入量化方式:量化过程将不足半个量化单位部分舍弃， 对于等于或大于半个量化单位部分按一个量化单位处理。 最大量化误差为： 最小量化单位： 0 1 111 110 101 100 011 010 001 000 0Δ=0 v 7Δ=14/15 v 6Δ=12/15 v 5Δ=10/15 v 4Δ=8/15 v 3Δ=6/15 v 2Δ=4/15v 1Δ=2/15 v 输入信号 编码 模拟 电平 Δ=1LSB= 2/15 V ＝1/15V 例：将0~1V电压转换为3位二进制代码 9.2.2 并行比较型A/D转换器 电压比较器 输入模拟电压 精密电阻网络 精密参考电压 VREF/15 3VREF/15 7VREF/15 9VREF/15 11VREF/15 5VREF/15 13VREF/15 输出数字量 1、电路组成 VI=8VREF/15 1 1 1 1 0 0 0