模 数转换器 课件 .pdf

8.3模/数转换器

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。

∵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；

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；

然后，按一定的编码方式给出结果。

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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。

2、A/D转换器的分类：

（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。（见P269：8.3.2）

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。

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②反馈比较型：由D/A转换器、电压比较器、寄存器等

构成，

其转换思路是:

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。

常用典型电路为逐次逼近型A/D转换器：（见P271：8.3.3）

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。

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（2）间接A/D转换器：

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

正比于模拟输入电压的数字量。

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。（见P273：8.3.4）

间接A/D转换器的特点：

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。※

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8.3.1A/D转换的基本原理

1、取样与保持fmax为输入模拟

⚫取样电路：vI电压最高频率分

vISvO量的频率。

取样0