数模和模数转换器m.ppt

********************************************************************实际中采样值量化的方法通常采用四舍五入法。当最小量化间隔为S时，若采样电压的尾数不足S/2，则舍尾取整得其量化值；若采样电压的尾数等于或大于S/2，则四舍五入，在原整数上加1。已知S＝1V，若采样电压等于2.1V时，量化电压等于2V；若采样电压等于2.5V时，量化电压等于3V。舍尾取整法四舍五入法不论何种量化方式，量化过程中必然存在被测输入量与量化值之间的误差。若要减小ε，就应在测量范围内减小量化间隔S，即增加数字量X的位数和模拟电压的最大值um。四舍五入量化方式的量化当量按下式选取：第30页,共50页，星期六，2024年，5月将0?1V的模拟电压编码为三位二进制代码。方法一：取ε＝1/8V，0?1/8V的电压以0×ε表示，则模拟电压0V1/8V2/8V3/8V4/8V5/8V6/8V7/8V1V二进制编码000001010011100101110111代码对应的模拟离散电平0ε→0V1ε→1/8V12ε→2/8V3ε→3/8V4ε→4/8V5ε→5/8V6ε→6/8V7ε→7/8V可见，量化误差最大达ε=1/8V。第31页,共50页，星期六，2024年，5月方法二：取ε＝2/15V，0?1/15V的电压以0×ε表示，则0?→0V?1?→2/15V2?→4/15V3?→6/15V4?→8/15V5?→10/15V6?→12/15V7?→14/15V将0?1V的模拟电压编码为三位二进制代码。0V1/15V3/15V5/15V7/15V9/15V11/15V13/15V1V模拟电压二进制编码000001010011100101110111代码对应的模拟离散电平可见，量化误差最大达ε/2=1/15V。（比上例量化误差小）第32页,共50页，星期六，2024年，5月分辨率通常用ADC输出的二进制位数来表示。位数越多，误差越小，转换精度越高。指ADC完成一次对模拟量的测量到数字量的转换完成所需的时间。它反映了ADC转换的快慢速度。指ADC转换后所得数字量所代表的模拟量与实际模拟输入值之差，通常以数字量最低位所代表的模拟输入值ULSB来衡量。如相对精度不大于ULSB/2时，说明实际输出数字量与理论输出数字量的最大误差不超过ULSB/2。7.2.2ADC的主要技术指标转换速度相对精度第33页,共50页，星期六，2024年，5月7.2.3逐次比较型ADC结构组成及转换原理逐次渐近寄存器读出“与”门逻辑控制门电压比较器四位DACQFF3SRQSRQSRd0??+?+UiCPd1d2E?≥1?≥1QSRFF2FF1FF0≥1?UAd3??五位顺序脉冲发生器Q4Q3Q2Q1Q0d0d1d2d3??第34页,共50页，星期六，2024年，5月逐次比较型ADC是集成ADC芯片中使用较多的一种，它通过对输入量的多次比较，最终得到输入模拟电压量化编码的输出。当ui≥uF时，比较器输出0，控制器控制寄存器保留最高位的1，次高位置“1”；当ui≤uF时，比较器输出“1”，控制器控制寄存器最高位置“0”，次高位置“1”。寄存器内数据经DAC电路后输出反馈信号到比较器，进行第二次比较，并将比较结果送入逻辑控制器，送入“0”时保留寄存器中高两位的值，并将第三位置“1”，若送入1保留最高位，次高位置“0”，第三位置“1”，寄存器内数据经DAC电路后输出反馈信号到比较器，……经过逐次比较，直至得到寄存器中最低位的比较结果。比较完毕，寄存器中的状态(即产生的数码)就是所要求的ADC输出的数字量。工作原理第35页,共50页，星期六，2024年，5月双积分型ADC的基本原理是对输入模拟电压ui和参考电压各进行一次积分，先将模拟电压ui转换成与其大小相对应的时间间隔T，再在此时间间隔内用计数率不变的计数器进行计数，计数器所计下的数字量正比于输入的模拟电压ui。度较慢，但是它的电路不复杂，在数字万用表等对速度要求不高的场合，常使用双