数模及模数转换电路.ppt

4．数字滤波 在微机组成的测控系统中， 常采用数字滤波的方法，它与模拟滤波器相比较具有如下优点： （1）用程序实现数字滤波，无需增加任何硬件设备，不存在阻抗匹配问题，可实现多通道共享，降低系统成本。 （2）可以对频率很低的信号实现滤波，而RC滤波器由于受电容容量的影响，频率不能太低。 （3）可根据需要编制不同的滤波程序，以选择不同的滤波程序，使用灵活方便 目前常用的数字滤波方法有： （1）算术平均值法滤波。 （2）中值法滤波。 （3）滑动平均值法滤波。 （4）程序判断法滤波。 （5）复合法数字滤波。 9.2.2 常见ADC的类型 通常ADC的结构要比DAC复杂，A/D转换的不同方法在转换速度、精度及抗干扰能力等方面各有优势。 1．并联比较型ADC 图9-10为并联比较型A/D转换器电路结构图，它由电阻分压器、电压比较器、寄存器和编码器组成。 并联比较型A/D转换器电路结构图 图:9-10 该电路工作原理如下： 电阻分压器将输入参考电压量化为 、 ，…，等7个比较电平，量化电平为 。然后将这7个电平分别接到7个电压比较器的相同输入端，作为比较基准。同时，7个电压比较器 的另一输入端连在一起，作为采样模拟电压的输入端。输入电压 与参考电压的比较结果由电压比较器输出，送到寄存器保存，以消除各比较器由于速度不同而产生的逻辑错误输出。编码器把寄存器送出的信号进行二进制编码，以输出三位二进制数字信号。 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 13/15≤Ui＜1 1 0 1 0 1 1 1 1 1 1 11/15≤Ui＜13/15 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 9/15≤Ui＜11/15 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 7/15≤Ui＜9/15 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 5/15≤Ui＜7/15 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 3/15≤Ui＜5/15 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1 1/15≤Ui＜3/15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0≤Ui＜1/15 d2 d1 d0 C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 Ui 数字信号 比较器输出 输入模拟电压 表 9-3 模拟电压输入与数字信号对应关系 并联比较型A/D转换器的转换精度主要取决于量化电平的划分，分得越细，精度越高。不过精度高的转换器使用的比较器和触发器数目较多，电路更加复杂。 并联比较型A/D转换器最大的优点是转换速度快，另外，比较器和寄存器也兼有取样—保持功能，使用这种A/D转换器可以不用附加取样—保持电路。 并联比较型A/D转换器的缺点是需要用很多的电压比较器和触发器。输出为n位二进制代码的转换器中应当有（ ）个电压比较器和（ ）个触发器。电路的规模随着输出代码位数的增加而急剧膨胀。 因此，该A/D转换器适用于高转换速度、低分辨率的场合。 2．逐次渐进型ADC 逐次渐进型A/D转换器是目前集成A/D转换器产品中用得最多的一种电路。 逐次渐进型ADC的结构：取一个数字量加到D/A转换器上，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。如果两者不相等，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即是要求的转换结果。 逐次渐进型A/D转换器的工作原理 : 图9-11 : 逐次渐进型A/D转换器的电路结构框图 这种转换器的电路包含比较器、D/A转换器、寄存器、时钟脉冲源和控制逻辑等5个组成部分。 转换开始前先将寄存器清零，所以加给D/A转换器的数字量也全是0。转换控制信号 变为高电平时开始转换，时钟信号首先将寄存器的最高位置成1，使寄存器的输出为100…00。这个数字量被D/A转换器转换