数字电子技术-112数摸与模数转换.ppt

第十一章 数—模和模—数转换D/A and A/D Conversion 第十一章 数 - 模和模 - 数转换 11.1、概述 11.2、D/A转换器 Digital-to-Analog (D/A) Converter 11.3、A/D转换器 Analog-to-Digital (A/D) Converter 11.3、A/D转换器（A/D Converter） 一、A/D转换的基本原理 二、直接A/D转换器 三、间接A/D转换器 四、A/D转换器的转换精度与转换速度 一、A/D转换的基本原理 把取样电压表示为最小数量单位的整数倍，叫做量化。该最小数量单位称为量化单位，用△表示。 把量化的结果用代码表示出来，叫做编码。 量化后的量化电平与量化前的取样电压之间产生偏移，该偏差叫做量化误差。 二、直接A/D转换器Direct A/D Converter 1、并联比较型A/D转换器 Flash (Simultaneous) A/D Converter 2、反馈比较型A/D转换器 总结 2、反馈比较型A/D转换器 原理 取一个“D”加到DAC上，得到模拟输出电压，将该值与输入电压比较，如两者不等，则调整D的大小，到相等为止，则D为所求值。 分类 计数型A/D转换器（Stairstep-ramp or Counter DAC） 逐次渐近型A/D转换器（ Successive-Approximation DAC ） 计数型A/D转换器 电路组成 三、间接A/D转换器Indirect A/D Converter 1、电压－时间变换型 （简称V－T 变换型） 2、电压－频率变换型 （简称V－F 变换型） 1、V－T变换型A/D转换器 原理 首先把输入的模拟电压信号转换成与之成正比的时间宽度信号，然后在这个时间宽度里用固定频率的时钟脉冲计数，计数的结果就是正比于输入模拟电压的数字信号。 双积分型A/D转换器（Dual-Slope ADC） 双积分型A/D转换器 五、A/D转换器的转换精度与转换速度 1、A/D转换器的转换精度 分辨率 以输出二进制或十进制的位数表示，说明A/D转换器对输入信号的分辨能力。 输入模拟电压的满刻度值与A/D转换器应能区分输入模拟电压的等级之比，即 分辨率＝FSR / 2n A/D转换器的转换精度 转换误差 指ADC实际输出的数字量和理论上应有的输出数字量之间的差别，多以最低有效位的倍数来表示。 有时也用满量程输出的百分数给出。 本章要求 1、了解ADC与DAC在数字系统中的作用及分类方法。 2、理解A/D与D/A转换器的基本工作原理。 3、理解权电阻网络DAC，倒T型电阻网络DAC的工作原理及性能指标，以及双极性DAC设计思路。 4、理解逐次渐近型ADC与双积分型ADC的工组原理及性能指标。 双积分型A/D转换器 优点 工作性能比较稳定； 抗干扰能力比较强。 缺点 工作速度低，转换速度一般都在每秒几十次以内。 转换精度受计数器的位数、比较器的灵敏度、运算放大器和比较器的零点漂移、积分电容的漏电、时钟频率的瞬时波动等多种因素的影响。 返回 2、V－F变换型A/D转换器 原理 首先把输入的模拟电压信号转换成与之成正比的频率信号，然后在一个固定的时间间隔里对得到的频率信号计数，所得到的计数结果就是正比于输入模拟电压的数字量。 压控振荡器输出脉冲的频率fout随输入模拟电压信号vI的变化而改变，而且在一定的变化范围内fout与vI之间保持较好的线性关系。 当vG变成高电平以后，VCO(压控振荡器)的输出脉冲通过闸门G给计数器计数。在TG时间里通过闸门的脉冲数与fout成正比，因而也就与vI成正比。所以，每个vG周期结束时计数器里的数字就是所需要的转换结果。 优点 抗干扰能力很强。（非常适于在遥测、遥控系统中应用） 缺点 转换速度比较低。 转换精度首先取决于V—F变换的精度，即取决于VCO的线性度和稳定度；同时还受计数器计数容量的影响 。 返回 2、A/D转换器的转换速度 用完成一次转换所需的时间来表示，即从送入模拟信号起，到输出端得到稳定的数字量为止所需的时间。 ADC的转换速度主要取决于转换电路的类型。 返回 并联比较型：1微秒 逐次渐近型：10～100微秒/次 双积分型：几十毫秒/次 返回 * ??????????????????