《电工电子技术 》课件_第12章 555集成定时器与模拟量和数字量的转换.pptVIP

图12-15逐次逼近型ADC方框图返回图12-16ADC0809返回(a)结构框图;(b)管脚排列图图12-17ADC0809工作时序图返回表12-3常用ADC返回类型功能说明ADC0801、ADC0802、ADC0803、ADC0831、ADC0832、ADC0834ADC10061、ADC10062ADC10731、ADC10734AD7880、AD7883AD7884、AD78858位A/D转换器10位A/D转换器11位A/D转换器12位A/D转换器16位A/D转换器12.2模拟量和数字量的转换ADC把取样信号转换成数字信号需要一定的时间，需要将这个断续的脉冲信号保持一定时间以便进行转换。如图8-8(a)所示是一种常见的取样保持电路，它由取样开关、保持电容和缓冲放大器组成。在图12-13(a)中，利用场效应管做模拟开关，在取样脉冲CP到来的时间τ内，开关接通，输入模拟信号Ui(t)向电容C充电，当电容C的充电时间常数tC时，电容C上的电压在时间τ内跟随Ui(t)变化。取样脉冲结束后，开关断开，因电容的漏电很小且运算放大器的输入阻抗又很高，所以电容C上电压可保持到下一个取样脉冲到来为止。运算放大器构成跟随器，具有缓冲作用，以减小负载对保持电容的影响。在输入一连串取样脉冲后，输出电压Uo(t)波形如图12-13（b）所示。上一页下一页返回12.2模拟量和数字量的转换(2)量化和编码输入的模拟信号经取样—保持后，得到的是阶梯形模拟信号。必须将阶梯形模拟信号的幅度等分成n级，每级规定一个基准电平值，然后将阶梯电平分别归并到最邻近的基准电平上。图8-9中两种量化编码方法的比较称为量化。量化中的基准电平称为量化电平，取样保持后未量化的电平Uo值与量化电平Uq值之差称为量化误差δ，即δ=Uo-Uq。量化的方法一般有两种：只舍不入法和有舍有入法（或称四舍五入法）。用二进制数码来表示各个量化电平的过程称为编码。图12-14表示了两种不同的量化编码方法。上一页下一页返回12.2模拟量和数字量的转换ADC可分为直接ADC和间接ADC两大类。在直接ADC中，输入模拟信号直接被转换成相应的数字信号，如计数型ADC、逐次逼近型ADC和并行比较型ADC等，其特点是工作速度高，转换精度容易保证，调准也比较方便。而在间接ADC中，输入模拟信号先被转换成某种中间变量（如时间、频率等），然后再将中间变量转换为最后的数字量，如单次积分型ADC、双积分型ADC等，其特点是工作速度较低，但转换精度可以做得较高，且抗干扰性强，一般在测试仪表中用得较多。下面介绍常用的逐次逼近型ADC和一种常用的集成电路组件。上一页下一页返回12.2模拟量和数字量的转换2.逐次逼近型ADC逐次逼近型ADC的结构框图如图12-15所示，包括四个部分：比较器、DAC、逐次逼近寄存器和控制逻辑。逐次逼近型ADC是将大小不同的参考电压与输入模拟电压逐步进行比较，比较结果以相应的二进制代码表示。转换前先将寄存器清零。转换开始后，控制逻辑将寄存器的最高位置为1，使其输出为100…0。这个数码被D/A转换器转换成相应的模拟电压Uo,送到比较器与输入Ui进行比较。若Uo＞Ui，说明寄存器输出数码过大，故将最高位的1变成0，同时将次高位置1；若Uo≤Ui,说明寄存器输出数码还不够大，则应将这一位的1保留，依次类推将下一位置1进行比较，直到最低位为止。上一页下一页返回12.2模拟量和数字量的转换3.ADC的主要技术指标(1)分辨率ADC的分辨率指A/D转换器对输入模拟信号的分辨能力。常以输出二进制码的位数n来表示。分辨率=式中，FSR是输入的满量程模拟电压。(2)转换速度转换速度是指完成一次A/D转换所需的时间。转换时间是从接到模拟信号开始，到输出端得到稳定的数字信号所经历的时间。转换时间越短，说明转换速度越高。(3)相对精度在理想情况下，所有的转换点应在一条直线上。相对精度是指实际的各个转换点偏离理想特性的误差，一般用最低有效位来表示。上一页下一页返回12.2模拟量和数字量的转换4.集成ADC举例ADC0809是常见的集成ADC。它是由美国NS公司生产的，采用CMOS工艺制成的八位八通道单片A/D转换器，采用逐次逼近型ADC，片内有三态输出缓冲器，可以直接与微机总线相连接。该芯片有较高的性能价格比，适用于对精度和采样速