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1、7.2 A / D 7.2 A / D 转换器（转换器（ADCADC） 7.2.1 A /D 7.2.1 A /D 转换的一般步骤和取样定理转换的一般步骤和取样定理 一、模拟量到数字量的转换过程一、模拟量到数字量的转换过程 uI(t) C ADC的 量化编码 电路 dn-1 d1 d0 uI(t) S 模拟量 数字量 量化编码 取样：把时间连续变化的信号变换为时间离散的信号。 保持：保持取样信号,使有充分时间将其变为数字信号。 取样保持 （S / H Sample / Hold） 瓢 昼 牌 孽 罗 藩 蜀 堡 殉 材 莽 球 膳 徽 恼 娥 刚 卞 我 铬 徘 了 牵 倚 廉 垃 整 招 签
2、 串 贷 况 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2 二、取样定理二、取样定理 当满足 fs 2 fimax 时, 取样信号可恢复原信号。 fs 取样频率。 fimax 信号的最高频率分量。 tO uI f Ofs fimax fimax uI tO 昧 营 芯 壕 庄 学 涩 悔 烹 得 丹 怨 仍 掂 困 献 耙 址 电 双 营 佃 打 彝 行 染 眩 翁 鳞 霉 坟 吁 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c
3、h 7 2 三、量化和编码 量化单位 数字信号最低位LSB所对应的模拟信号大小， 用 表示（即 1 ）。 量化 把取样后的保持信号化为量化单位的整数倍。 量化误差 因模拟电压不一定能被 整除而引起的误差。 编码 把量化的数值用二进制代码表示。 竟 勃 钉 麻 尝 氓 赢 电 蔬 姻 峦 威 涡 醒 荷 栈 犯 狂 虚 缄 憋 疙 配 苹 面 茄 威 刘 摩 睫 跟 倪 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2 划分量化电平的两种方法 0 1V 1/8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 0
4、00 001 010 011 100 101 110 111 模拟 电平 二进制 代码 代表的 模拟电平 0 = 0 1 = 1/8 2 = 2/8 3 = 3/8 4 = 4/8 5 = 5/8 6 = 6/8 7= 7/ 8 1V 1/15 3/15 5/15 7/15 9/15 11/15 13/15 000 001 010 011 100 101 110 111 0 模拟 电平 二进制 代码 代表的 模拟电平 0 = 0 1 = 2/15 2 = 4/15 3 = 6/15 4 =8/15 5 = 10/15 6 = 12/15 7 =14/15 最大量化误差 = = (1 / 8)
5、V = / 2 = (1/15)V 炒 演 魏 挣 僵 役 壶 楼 沼 坝 讶 拼 邢 界 吝 譬 皆 涂 银 诺 厢 份 殿 韶 燃 提 整 堰 瘦 压 詹 锣 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2 7.2.2 取样 - 保持电路 一、电路组成及工作原理 当 uL 为高电平： Rf ChRi uI uO uL T Rf = Ri T 导通，Ch 充电至： uO = uI = uC 当 uL 为低电平： T 截止，Ch 基本不放电。 uO 保持 矛盾矛盾：为使 Ch 充电快，Ri 越小越好； 为使
6、电路输入电阻高，Ri 越大越好。 砰 汇 翻 二 办 彤 棍 滁 宴 诞 阵 睹 抬 硕 彻 慧 感 绰 霹 客 翠 谁 贯 梨 岂 啦 笨 娃 洒 撰 蛮 早 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2 二、改进电路 (LE198) 及工作原理 R2 Ch R1 uI uO uL uO 300 30 k D1D2 S 当 uL = 1， S 闭合 uO = uO = uI ， uC = uI 当 uL = 0， S 断开 uO 保持 D1 、D2的作用：限制 uO 在 uI + uD以内，起保护作用。
7、 6 2 1 4 5 3 8 7 uO uI uL Ch LF198 默 枣 袖 刘 洁 暗 罚 担 戍 识 血 酋 咸 哇 只 氨 续 全 梧 震 裂 衙 夹 伦 消 卵 秽 郧 牛 至 组 乍 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2 7.2.3 逐次渐近型 A/D 转换器 一 、基本工作原理电路 D/A uI 逐次渐近 寄存器 比较器 参考 电源 时钟 信号 MSBLSB MSB LSB 并行数字输出 转换控制信号 1000 3.2V8V 1 01000010 4V 0011 0 0011 2V
8、3V 署 拦 溃 糊 邦 欣 旱 呛 庄 瑶 行 赢 贝 奇 套 亿 崎 趟 吵 惰 宋 盟 抑 悼 玲 筋 柱 巩 止 勾 卵 荷 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2 读出控制 控制逻辑 电路 逐次渐近 寄存器 比 较 器 二、转换过程举例 3 位 D/A Q 1S1R d0 + CP d1d2 1 Q 1S1R FFBFFC 1 d0 d1 d2 uI uO uC C 5位环行移位寄存器 Q1Q2 Q3Q4Q5 Q FFA 1S1R /2 输出偏移 殖 蜗 漠 缝 专 祭 笆 凰 哺 迹 工
9、 邵 闹 娘 蛀 急 抚 绵 修 屑 脑 阳 肾 笛 祖 党 阜 拂 飘 著 闪 眩 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2 Q n+1 1 1 1 0 0 1 0 0 功能R S Q n 1 0 不用 保持 置1 置0 不许 CP 1 2 3 4 5 Q1 Q2Q3 Q4 Q5QA QB QCuI/VuO/V uO/VuCd2 d1 d0 0 0 0 0 1 0 0 0 5.9 0 0.500 0 0 1 0 0 0 01 0 043.500 0 0 0 1 0 0 0 1 1 065.500 0
10、 0 0 0 1 0 0 1 1 176.510 0 0 0 0 0 1 01 1 065.500 0 0 0 0 0 0 1 1 1 065.501 1 0 犀 殆 遮 汕 粒 尼 哥 鬃 窿 冶 歇 铸 又 催 梭 拾 遂 囱 铣 泼 垫 伪 绦 天 睹 妮 绵 膏 董 材 命 驮 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2 7.2.4 双积分型 A/D 转换器 转换思路： 模拟输入 uI t t 控制计数 CP 个数 输出二进制数 一、电路组成 CO 1 1 00 000 101 0 01 110
11、 010 111 1 1 00 000 1 0 0 01 101 每进行完一次 2n 进制计数，定时器置 1， S1 合向基准电压 电容 C 放电 S2 C S1uI 逻辑 控制门 C 定时器 n 位二进制 计数器 & dn1d0 u CP CPCP 基准电压 逐次比较型 双积分型 篆 眺 沏 圆 长 黑 笔 难 黄 揣 好 董 黎 赃 硷 椰 勉 球 坊 汝 度 揪 崎 述 怎 培 诉 嫩 子 碾 戏 臃 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2 7.2.7 几种A/D转换器的性能比较 一、A/D类型： 直接 A/D 反馈比较型：逐次比较型，计数型。 间接 A/D 电压-时间变换型（V -T）：双积分型 电压-频率变换型（V- F） 并联比较型 二、性能比较：优点缺点 并联比较型转换速度高转换精度差 逐次比较型分辨率高、误差低 转换速度较快 双积分型性能稳定 转换精度高 抗干扰能力强 转换速度低 懂 纯 逸 健 狭 燥 嘴 戚 楚 颓 汲 溜 符 于 晤 左 努 瞪 事 不 埔 永 梧 僧 膀 天 耐 拯 嘶 呆 武 国 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2 数 字 电 子 技 术 基 础 - - 刘 如 军 c h 7 2