数电-09 模~数转换器.ppt

9.2 模/数转换器 2、A/D转换器的分类： （2）间接A/D转换器： 9.2.1 A/D 转换的一般工作过程 取样－保持电路 P446 图9.2.2 9.2.2 并行A/D转换器 图9.2.6 8位逐次比较型A/D转换器波形图 9.2.4 双积分型A/D转换器 2．工作过程：以 vI为正直流电压为例 （4）休止阶段： 4、说明： 作业： 解（1）10位D/A转换器输出电压vo为： 1）若取VREF =2n伏，则 4）上述电路仅为基本电路，没有包括控制电路等。 即计数器所计的数在数值上等于被转换的模拟电压。 ※ 2）VREF与VI极性必须相反； 3）VI＜VREF电路才能正常工作，否则计数器将溢出。 2）由于两次相反的积分采用同一积分器，所以元件参数变化对转换精度的影响可以忽略。 5、双积分A/D转换器的特点： 1）有很强的抗工频干扰的能力，尤其对周期等于T1或几分之一T1的对称干扰，理论上有无穷大的抑制能力。 3）缺点：转换速度较慢（几十~几百毫秒） 。 ——在数字仪表中有非常广泛的应用 ※ 1、分辨率：以输出二进制代码的位数表示。位数越多，量化误差越小，转换精度越高。 2、转换误差：表示实际输出数字量与理论值之间的差别，常用最低有效位的倍数表示。 完成一次A/D转换所需要的时间，即从它接到转换命令起直到输出端得到稳定的数字量输出所需要的时间。 A/D 转换器的主要技术指标 一、转换精度： 二、转换时间： 双积分A/D的转换时间需要2n · 2TCP 本章小结 1、A/D 和D/A转换器是现代数字系统中的重要部件，发展趋势是高速度、高分辨率、易于与微机接口。 权电流型：转换速度快、精度高，在双极型单片集成D/A转换器中，应用最多。 2、D/A转换器： 倒T型电阻网络型：转换速度较高、无峰值干扰，但对元器件的要求很高； 逐次逼近A/D转换器兼顾两者的优点，应用最普遍。 end 3、D/A转换器有两种输出方式，使用中，应根据输入数字量的情况选择。 还应根据输出电压的要求，选择合适的基准电压值和极性，并进行调零和调满操作。 4、A/D转换器： 并行A/D转换器转换速度最高； 双积分A/D转换器精度高，抗干扰性强，但转换速度慢； P462 9.2.1 9.2.2 9.1.1 9.1.1 * * 概述： 1、A/D转换：将随时间连续变化的模拟量转换为与之相应的数字量。 取样后要保持一段时间，在此时间内，将取样的电压量化为数字量——变为时间、幅值的离散量； ∵模拟量是时间、幅值均连续；而数字量则时间、幅值均离散， ∴实现 A/D转换，首先必须在一系列选定的瞬间，对输入的模拟信号取样——变为时间的离散量； 然后，按一定的编码方式给出结果。 ※ 即实现 A/D转换，一般要经过4个过程： 取样、保持、量化、编码。 实际电路中，取样和保持、量化和编码往往同时进行。 （1）直接A/D转换器：将输入的模拟电压直接（不需要中间变量）转换为数字量。 ①并行比较型:由电压比较器、触发器、寄存器构成，可以不附加取样-保持电路。 特点：转换速度快，但随着输出代码数位的增加，电路规模急剧膨胀。 ※ ②反馈比较型：由D/A转换器、电压比较器、寄存器等构成， 取一个数字量加到D/A转换器上，得到一个对应的模拟输出电压，将其与待转换的模拟电压相比较，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，此时所取的数字量即为转换结果。 其思路是: 常用典型电路为逐次逼近型A/D转换器： 特点：转换速度较慢，但数位较多时，电路规模比并行比较型小得多，且转换精度高。 ——是目前集成A/D转换器中应用最多的一种。 ※ ① 电压-频率变换型（V-F变换型） 首先将输入模拟电压转换为与之成正比的频率信号，然后在固定的时间间隔内，对频率信号计数，计数结果就是正比于输入模拟电压的数字量。 ②电压-时间变换型（V-T变换型） 首先将输入模拟电压转换为与之成正比的时间宽度信号，然后在这个时间宽度里对固定频率的时钟脉冲计数，计数结果就是正比于输入模拟电压的数字量。 典型电路有双积分A/D转换器。 转换速度慢，但工作性能比较稳定，特别是双积分A/D转换器抗干扰能力强，对元器件的要求较低，所以在数字仪表中应用非常广泛。 间接A/D转换器的特点： ※ 1、取样与保持 取样电路： S vI vO S(t) TS t 0 vI t 0 S(t) t 0 vO TC：取样时间； 此时