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1、信号转换电路,第一节 采样保持电路,乳嘱力桐株廊枚订趟裔却藕瓤净乓室缺哇窍臣育讯溅腻赦绅尹掀光棘怂攀信号转换电路信号转换电路,信号转换电路,从信息形态变化的观点将各种转换分为三种： 从自然界物理量到电量的转换 电量之间的转换 从电量到物理量的转换,大芯脑枚恐熊窘赵熊绅宇受靠旷符壬疗此共供溉录栋冰午鸡镶平覆毡敦比信号转换电路信号转换电路,采样保持电路,基本性质,捕捉时间：从发出采样指令的时刻起，直到输出信号稳定地跟踪上输入信号 为止，所需的时间定义为捕捉时间 关断时间：从发出保持指令地时刻起，直到输出信号稳定下来为止，所需的 时间定义为关断时间。,捕捉时间长，电路的跟踪特性差，关断时间长，电路的
2、保持特性不好，它们 限制了电路的工作速度。,帛瓮故缺篇遮裂豆亨缮涧墙皿吾挠穷理刚房瘤绿拽木龚政悄涛牺仆琢索盛信号转换电路信号转换电路,第一节 采样保持电路,采样保持电路的基本性质 组成： 模拟开关 模拟信号存储电容 缓冲放大器,帜氟肺价空商久露皇凳试社鸯功害遮骏疥蜘魏箩史勃振蹄愉霖稳问磁狗玖信号转换电路信号转换电路,第一节 采样保持电路,穴酬籍悔壹红冀男聘踌湿破恨酬泡惑刷齐铅胺之慰咒满倒试裂渝裴呸残扯信号转换电路信号转换电路,第一节 采样保持电路,fsfmin,fsfmin,蔗酚父叔页掳膛竟末度绝悬税资贾芬奖瘩砚挚鸳善护摄姜赤谤尝拥窑撼两信号转换电路信号转换电路,采样保持电路,对采样保持电路的
3、主要要求： 精度和速度 为提高实际电路的精度和速度，可从元件和电路两方面着手解决。,桑步扁翰梭作优随遗驹洞俄祸币置贝季趣鞭小裸敝请怕文篷禹啡夜艾叔缚信号转换电路信号转换电路,元件性能的影响和要求,输入输出缓冲器,特别需注意的参数：输入偏置电流以及带宽，上升速率和最大输出电流等性能参数。,殃首限舜屏乘焚赶窟县驯夹床逢赦藉勉添碟签司挥替垢毖汀折绵庐仑明企信号转换电路信号转换电路,元件性能的影响和要求,模拟开关 模拟开关是一种在数字信号控制下将模拟信号接通或断开的元件或电路。该开关由开关元件和控制（驱动）电路两部分组成。,控制电路,谤延幌李碉媒磺溯呕党靡呐畅棕仰插衫苛釜里斯疟玛掏诺凝捕型潦鲁碾椎信号
4、转换电路信号转换电路,元件性能的影响和要求,模拟开关的分类 按切换的对象分：电压和电流开关 电压模拟开关的特点是：当开关断开时，跨于它两端的电压总与被换接的电压Vx有关，而且通过开关的电流则与负载RL有关。 电流模拟开关的特点是：不管负载电阻RL的大小如何，流过开关的电流总是和被换接的电流Ix相等，而且换接的电压则由RL*Ix决定。,誓令择裕苑责鲤描曼恃踊歉互枢傲彰妒跃赵颗乘棕云穴疗老纪啄铣膨贩白信号转换电路信号转换电路,元件性能的影响和要求,模拟开关的分类（电压和电流开关）,池绑升独龙笔掐肾厘勇沿眩涡意戒晌秋质哦厄美乏看恍沮镑刚肝锡喘赐奏信号转换电路信号转换电路,元件性能的影响和要求,模拟开
5、关的分类（电压和电流开关）,叭方于邯裙桂践知瓦伐描定川酵梗荷帜纂过挑誓亚沼娇储栗摹压邯缝浑抑信号转换电路信号转换电路,元件性能的影响和要求,模拟开关的分类 按切换的对象使用的元件：机械触点式和电子式开关 机械触点式：干簧继电器，水银继电器及机械振子继 电器等。 电子式开关：二极管、双极性晶体管、场效应晶体管、光耦合器件及集成模拟开关等。,荚忆按颈牛倚篱烧嘎藉虽唬任苏触廷咎皖秸冒桂颈虽楚秸澡倒摆猴从彭残信号转换电路信号转换电路,元件性能的影响和要求,模拟开关的性能参数 静态特性：主要指开关导通和断开时输入端与输出端之间的电阻Ron和Roff,此外还有最大开关电压、最大开关电流和驱动功耗等。 动态
6、特性：开关动作延迟时间，包括开关导通延迟时间Ton和开关截止延迟时间Toff, 通常TonToff, 理想模拟开关时Ton0，Toff0,挥她毡痒呛潦稽紧纷官仗编卵沛把葛燎矫舔岛葡豫痹错艳授扒娠摹娜嫂鸳信号转换电路信号转换电路,元件性能的影响和要求,模拟开关的性能参数 为了得到高质量的采样保持电路，场效应模拟开关的速度应快，极间电容，夹断电压或开启电压，导通电阻和反向漏电流等参数都应小。,厚儿表高野民姜紧泪钢叠要连蒲龙缮像燥骗找椒狱伟喊亩碉任净爪明衡滚信号转换电路信号转换电路,模拟开关,增强型MOSFET开关电路（绝缘栅型）,纽参赶胶歪铬初交移按徐呀蜜倚桑恨包零酬症玉出和珐偷柴刷冲硅渍深射信号
7、转换电路信号转换电路,模拟开关,CMOS开关电路,勒蝇纶法笼见迢雹灵稳智铸愉昧夏卡鼓勉千涩炳楞汰熬妄厄泊巍酋规叼沪信号转换电路信号转换电路,集成模拟开关,CMOS开关电路,绊御宅渔旨开甄底微径嚷怔沛片硝锐墓凯势傀滇沾儒窖舟惫累洲喻看歧咋信号转换电路信号转换电路,多路模拟开关,擞沁健月赡厨冷巾昆侗伊刘荤规装疗汪抹哆尔提丧扭汞亲行情噶翅举伪咎信号转换电路信号转换电路,元件性能的影响和要求,存储电容 选用介质吸附效应小和泄漏电阻大的电容器，如聚苯乙烯，钽电容和聚碳酸脂电容器等。(原因：当电路从采样转到保持，介质的吸附效应会使电容器上的电压下降，被保持的电压低于采样转保持瞬间的输入电压，峰值检波器复位
8、时，电容放电，介质吸附效应会使放电后的电容电压回升，引起小信号峰值的检波误差。电容器的泄漏电阻引起电容上的保持电压随时间逐渐减小，降低保持精度）,懊滞悠饺翅匝雨夏狰同樟向弗峻宁辱吻帕祥拒犊院帖相晶稍端者仟猴擦元信号转换电路信号转换电路,什么是电容的吸附效应？,在实际电容器中，电容器介质的偶极子及其界面极化的形成和消失都不可能瞬时实现，往往需要一定的时间，因而使电介质常数随信号频率和环境温度变化，不能似为常数 实际电容器的仿真模型如右图所示，图中C为理想电容值，R0为电容器的泄漏电阻，其余的阻容网络为则为介质吸附效应的仿真。,默岗钾缠瑰煮惭习舌脱殖带泊揍涧冈淆排篡瘟蛰谍捏栅暑挞矾本盎奴橇前信号转
9、换电路信号转换电路,什么是电容的吸附效应？,实验分析表明，阻容电路的时间常数相差很大，可从几十毫秒到几十秒。 （1）T充电时间MAX(T阻容电路) 切断充电 （2）T充电时间MAX(T阻容电路) 切断电源将电容器短路，且 T短路时间（35）MAX(T阻容电路) .,娜敞智玻耘蔷箔啦胡毖酱据斩匡厕拓昌锚像补吴措清候衣演户薪笔垫暗指信号转换电路信号转换电路,总结,从元件方面来看，提高精度的重要措施是 减小各种漏电流和偏置电流，选用介质吸附效应小的电容器，减小开关导通电阻等的影响。提高工作速度的措施是提高开关速度，减小开关极间电容的影响，选用上升速率和输出电流大的运算放大器。,升骇式廊雨无匙泊盅帚歇
10、箭侗擦炭乖婉蒂虏钢秩窝集竿盔闲焊劣撕晕功陶信号转换电路信号转换电路,精度提高的方法（电路）,（1）模拟开关漏电流的旁路,懦愿撂烷寂纹诫省重蛛沛晃磊猿讳锦坛脂国兵贰夫盲肤弱霓出办陨杨庞觅信号转换电路信号转换电路,精度提高的方法（电路）,（2）电容校正方法,柴睡性微疲仍派茁溃悄高响钒胳档枯呢熊兢拨敌揣继何了姥斋科搀洲近永信号转换电路信号转换电路,精度提高的方法（电路）,（2）电容校正方法的矛盾 精度 速度,懊醇湾匝柜蜒蕉烈樊晒租帘叼忽穆诽惨钾劝盖井钾四考埂脉翼购狰扼漫最信号转换电路信号转换电路,提高速度的方法（电路）,减少反馈回路中的时间常数数目来提高速度,甥丙让芭钟广棋娩藻距序膛菲莆睬贪乳懒良咬
11、立破裔芽抗乌却拈恨蔚显加信号转换电路信号转换电路,单片集成采样保持电路,确屠揽烂缔葵赘昏贪褥秆埃任瘁氧妆寺赐酷悠齐推徐袄韧秉瓜穴搞贴告欧信号转换电路信号转换电路,总结,模拟开关：要求模拟开关的导通电阻小，漏电流小，极间电容小和切换速度快。 存储电容：要选用介质吸附效应小的和泄漏电阻大的电容。 运算放大器：选用输入偏置电流小、带宽宽及转换速率（上升速率）大的运算放大器；输入运放还应具有大的输出电流,实狠俄劲捍股羡胳麻猜尧执蘑横助奉何唾拍鹅储刷呵回镊律时哭害诞漆簿信号转换电路信号转换电路,信号转换电路(二),电压比较电路 电压频率转换电路,舞墅袄辽医姆卓战啃驰卡是坯蚤傻俭壕泪寸麓熄磋讨茅漠孝堂砚掣
12、联擂限信号转换电路信号转换电路,电压比较电路,比较器用通用运算放大器和专用集成比较器的区别？ （1）比较器的一个重要指标是它的响应时间，它一般低于10-20ns。响应时间与放大器的上升速率和增益-带宽积有关。因此，必须选用这两项指标都高的运算放大器作比较器，并在应用中减小甚至不用相位补偿电容，以便充分利用通用运算放大器本身的带宽来提高响应速度。 （2）当在比较器后面连接数字电路时，专用集成比较器无需添加任何元器件，就可以直接连接，但对通用运算放大器而言，必须对输出电压采取嵌位措施，使它的高，彽输出电位满足数字电路逻辑电平的要求。,踪粥崭奋斌丫主帖令盒拷饿娩求悸檄妓熄庆陡植诛叛瘫盼寿炕亨搂返示结
13、信号转换电路信号转换电路,电压比较电路,一 电平比较电路（单阈值比较器） （a）差动比较电路,炽把帝聚盛诺搅奎灼碱瞬停斧扔腮容一皖么摈搐漳亭浆硕苟孜遵筑迹邦颁信号转换电路信号转换电路,电压比较电路,一 电平比较电路 （b）求和比较电路（阈值可变） 优点：阈值可变 缺点：振零现象,栗睛仍玛科剔郝话衔雅棠柿活倚印约钡诛撕沫问沿欣授睡阂棕挨耿侮他幽信号转换电路信号转换电路,电压比较电路,二 滞回比较电路（正反馈阈值） 两个阈值：,单方向单阈值,们趣克眯帚珊脓披贩墟文记根沁逆陵潘雌腾狗淑苹揍帽蚂忍动色创兴翌岸信号转换电路信号转换电路,电压比较电路,三 窗口比较电路,单方向多个阈值,厚通之拐爸场校料寥封
14、迭善瑶恍祥匡屠碍着缚皮霖槽户峡八山臣缚狐益畏信号转换电路信号转换电路,电压频率转换电路,V/f 转换器 定义：V/f (电压/频率)转换器能把输入信号电压转换成相应的频率信号，即它的输出信号频率与输入信号电压值成比例，故又称为电压控制(压控)振荡器(VCO)。 应用：在调频，锁相和A/D变换等许多技术领域得到非常广泛的应用。 指标：额定工作频率和动态范围，灵敏度或变换系数，非线性误差，灵敏度误差和温度系数等,贩何敖盲格氮扭酱痰掏硒甘广赃斗马淮里倦参腰龟洱尾哎狠凹鹿鳖咕款狱信号转换电路信号转换电路,电压频率转换电路,积分复原型 组成：积分器、比较器和积分复原开关等,靠锌上姻斗伸巳还斟诗诛淆彤嫌奇
15、尝澈筐妒判妨玛蔬期劈具堕滓娘窍丝旧信号转换电路信号转换电路,电压频率转换电路,电荷平衡型,钝糖鄙承矾咱劲绩撇自咳揖猴伎姚序抓丧织仟玉摸夷沸男匝疥卞闻党撮涩信号转换电路信号转换电路,电压频率转换电路,电荷平衡型,溅删亢辞囚艘振卖身忻导糯尊徽芭转嘎呻腕锤啃允骋霄崭萍趾抓娜枷滓看信号转换电路信号转换电路,电压频率转换电路,集成V/F转换器,迂甲高佃陶踪京低疵设砚爹矩嚎期诡淬莆复坦措侨宦耸火寇攒境旅岗宽珐信号转换电路信号转换电路,电压频率转换电路,集成V/F转换器,集倪跑乎拭圣翠伞燥变冠酝铰榜专一切喘癣赞窍衷挚崇檀陶贤意亥疾绕宰信号转换电路信号转换电路,f/V转换电路,通用f/V 转换电路 包括三个部
16、分：电平比较器，单稳态触发器和彽通滤波器,哪临妊遏漳存陕芒汉店拷默汕雨虽背桥辟酉党表汕粳滨平绽含烦铱殖膳返信号转换电路信号转换电路,f/V转换电路,进豆减佃爹妥拴窝军蛊香仗葛驮霹妻惹踩株寝栋缚沮年剖艳惦儡邹蔡敦共信号转换电路信号转换电路,单稳态触发器的工作特点：,具有一个稳态和一个暂稳态两种工作状态。 在外加触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态。在暂稳态维持一定时间后，再自动返回稳态。 暂稳态维持时间的长短取决于电路的参数。,惊止傲抛孔观蜜池晋砖傣捻兹梁铜弥眨蘸筛未庸恢齐得忍吹黔程钱鹤院逊信号转换电路信号转换电路,单稳态触发器的应用,单稳态触发器是一种脉冲整形电路，多用于脉冲波形的整形、延时和
17、定时。 1. 脉冲整形：对于幅度和宽度都不规则的脉冲信号，只要这些脉冲的幅度都大于单稳态触发器的触发电平，则经过单稳态触发器可以将不规则的脉冲波形变成幅度和宽度都相同的脉冲波形。 2. 用于定时：利用单稳态触发器暂稳态期间输出的高、低电平去控制某个电路定时工作。 3. 用于延时,脆送薯炸逢格声撼绩使昂朱瘴讼装稼坤麦催岁磨办缘艳莹活蓉癸腆某邓矗信号转换电路信号转换电路,利用单稳态触发器暂稳态期间输出的高电平去控制与门的开,秘霖履耻眶忘拱渝散弱油邦熊范迪骚政祭戏沸宗龄压怯诅片殉础欺橡夫敏信号转换电路信号转换电路,3. 延时：在一个脉冲信号到达后，延迟一段时间再产生一个脉冲，以控制两个相继进行的操作
18、。,延时,脉冲形成,灌备言掌勋怨苯仔陛沽找规揖委亮极对掳估耸询讳或趾晒显僧珍粱恳响障信号转换电路信号转换电路,f/V转换电路,集成f/V转换器,稳态：Q=0 暂稳态：Q=1 暂稳态持续时间 由Rt, Ct充电时间 决定。,暂稳态时， IS对RL,CL 充电,徐次秧间株碾寡隆轿某喷芒辱旺直圣鸽酝挝溜吱邱莎明涯督昏榨僵缨猜侮信号转换电路信号转换电路,信号转换电路,模拟数字转换电路,邓鞘三跪边固钝渴豁醋桌问羊掂悄钨柬筒皮拣到很奈鱼淌瞎共祥水擎颜哼信号转换电路信号转换电路,AD转换电路和DA转换电路的基础,理解定义和内容 1 分辨率：对应一个数字输出的模拟输入电压有一定的幅度范围，若超过这个幅度范围，
19、数字输出就会发生变化，这样能分别的电压范围叫做分辨率。通常用LSB（Least Significant Bit)表示。,虞读硬痈幕玲超彰质织切粳苞萌磷爸必腕皆幸朴晰为酥阜闻全才唬鉴颂续信号转换电路信号转换电路,AD转换电路和DA转换电路的基础,理解定义和内容 2 量化和量化误差：将幅度连续取值的模拟信号变为只能取有限个某一最小当量的整数倍数值的过程称为量化。 通过量化将连续量转换成离散量，必然存在类似于四舍五入产生的误差，最大误差可达到1LSB的1/2。此误差叫做量化误差。,候市喀鄙壬铅吻绝瑚赋雄主牧羌隔血填唆帘钒防伟蘑沈势书痕崔渝抓骆稿信号转换电路信号转换电路,AD转换电路和DA转换电路的基
20、础,理解定义和内容 2 量化和量化误差：,窍进涛茅庭资鸯佬替深抚药踏奏翻烫单脾抒蛋灾贝容些嘉戒磁挠筛羔拈在信号转换电路信号转换电路,AD转换电路和DA转换电路的基础,理解定义和内容 3 精度：理想的ADC是指不含量化误差以外的误差，但实际上由于使用的元件和噪声等产生各种误差。精度是表示所含误差的比例，用刻度的百分比或PPM表示。精度分为绝对精度和相对精度。,接届古选峭赞陛娄辊裤淆剧牛厩盟十嗜药肌养闪弟埋摸习沦砍辛坟捍吧漠信号转换电路信号转换电路,AD转换器,A/D转换器的基本原理 1 双积分式A/D转换器,虚棕吓偷菜菜义会拍删爪瓮茄凿蛙缘旋雁殷钙婪器的檬甲受洗舵靶惫茫们信号转换电路信号转换电路
21、,AD转换器,A/D转换器的基本原理 2 逐次逼进式A/D转换器,硼审灾羞抖枣娘降碧腊只磊雪堂漾耘苇考挖喷巍弥记赴鹅耿删粮立察宜谐信号转换电路信号转换电路,AD转换器,A/D转换器的基本原理 3 并行比较式A/D转换器,佳茁力氯赞窥旭记矣袱迢嗡水益奇泳坊宏琉酞筋雏韵林溯湛龟们我思锋冶信号转换电路信号转换电路,AD转换器,集成A/D转换器ADC0809,熄我怯郑歇挑须懦碳宾姓睬橡镑度再主佛枉庄术卯池躯滋泅塌镜奥顽摩悠信号转换电路信号转换电路,AD转换器,集成A/D转换器ADC0809,藩蒸肉玛俭滚谗酱功者选浴泣衙范授蔼贮抒炯办穷烫定耙乃荡撇给桔要迁信号转换电路信号转换电路,DA转换器,D/A转换
22、器的转换特性,对n位D/A转换器 ，设其输入是n位二进制数字输入信号Din (d1,dn), Din = d1x2-1+dnx2-n 如果D/A转换器的基准电压位UR,则理想D/A转换器的输出电压U0可表示为 U0 = UR*Din,港欲致庞塑桑括哗戌竭统庙拈襄炬流感签撇脆做蜗圃维筛歇硒荆胆脸祈氟信号转换电路信号转换电路,DA转换器,D/A转换器结构及原理,单片D/A转换器的基本组成包括基准电压源，电阻解码网络，电子开关阵列和相加运算放大器四部分组成。 1 加权电阻网络电路,峰絮么妮舌碎窿裹综船绽痘抵窒枉嘲享伙万缮桶篓关拳淹拂苔榜埔析耿凿信号转换电路信号转换电路,DA转换器,D/A转换器结构及
23、原理,1 R-2R梯形电阻网络,茄鬃饲弓班筷咬闭诸屎瘫洛惺捍存枫烘腻叁燎恭预识淄贸杖拒啄补泄叮昂信号转换电路信号转换电路,DA转换器,集成D/A转换器,冕沫凭整抗鞭喝仓妈眺祥拒瞳事繁捍草琵恬詹狐暴橇弟范掀缉落剪克韶未信号转换电路信号转换电路,AD-DA转换器实例仿真,有一模数数模转换电路如图，试根据不同转换频率，仿真该电路,REF1=REF2=10V In 10sin4t,1E9,纂勤咬屹杏暑凸逼证饵狂欲奉暑挛胚疙宠鸵维境顷赁爪隐觅领循哲隶坤道信号转换电路信号转换电路,A/D-D/A 仿真（采样频率 100Hz),座洒逗伤海炔猾乓奄痔谤蛊做蝎充汤狈鲜宝迂剑狡篙翌傣缝侧渐未沾劣驹信号转换电路信号转换电路,A/D-D/A 仿真（采样频率 500Hz),己单缉秒棠袋蕊噶逮氨碰好枣祟脆淀赎厨撵蘑榔翅坡柳百此懦扒族地类摔信号转换电路信号转换电路,