7.2ad转换器（adc）

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1、7.2A/D转换器（ADC）7.2.1A/D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uI(t)CADC的量化编码电路dn-1d1d0…uI(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）二、取样定理当满足fs≥2fimax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。tOuIfOfs–fimaxfimaxuItO三、量化和编码量化单位数字信号最低位L

2、SB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。划分量化电平的两种方法01V1/82/83/84/85/86/87/8000001010011100101110111模拟电平二进制代码代表的模拟电平0=01=1/82=2/83=3/84=4/85=5/86=6/87=7/81V1/153/155/157/159/1511/1513/150000010100111001011

3、101110模拟电平二进制代码代表的模拟电平0=01=2/152=4/153=6/154=8/155=10/156=12/157=14/15最大量化误差==(1/8)V=/2=(1/15)V7.2.2取样-保持电路一、电路组成及工作原理当uL为高电平：RfChRiuIuOuLTRf=RiT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：为使Ch充电快，Ri越小越好；为使电路输入电阻高，Ri越大越好。二、改进电路(LF198)及工作原理R2ChR1u

4、IuOuLuO30030kD1D2S当uL=1，S闭合uO=uO=uI，uC=uI当uL=0，S断开uO保持D1、D2的作用：限制uO在uI+uD以内，起保护作用。62145387uOuIuLChLF198一、基本工作原理电路D/AuI逐次渐近寄存器比较器参考电源时钟信号MSBLSBMSBLSB并行数字输出转换控制信号10003.2V8V101117V01106V01015V01004V00113V000117.2.3逐次渐近型A/D转换器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

5、D/AQ1S1Rd0+CPd1d2≥1Q1S1RFFBFFC≥1d0d1d2uIuOuCC5位环行移位寄存器Q1Q2Q3Q4Q5QFFA1S1R/2输出偏移Qn+111100100功能RSQn10不用保持置1置0不许CP12345Q1Q2Q3Q4Q5QAQBQCuI/VuO/VuO/VuCd2d1d0000010005.90–0.500001000010043.500000100011065.500000010011176.510000001011065.500000000111065.5

6、01107.2.4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＝100…000…101…001…110…010…111…1100…000…1001…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S2CS1uI逻辑控制门C定时器n位二进制计数器&dn–1d0uｏＴCPCP基准电压<0二、工作原理uI积分器输入ＵIuｏ(t)积分器输出固定时间t1t2N1ＴCPN2ＴCPt1=N1TCP=2nTCPt2=N2TCP=DTCP=UI/单

7、位电压ＵREF&&&&&&7.2.5并联比较型A/D转换器R/2RRRRRRR/2UREFuI比较器1D1D1D1D1D1D1DCP寄存器d2d1d0编码器0000000110010010000uI0000001110010011001uI0000011110010101010uI0000111110011101011uI0001111110101101100uI0011111111100101101uI0111111101100101110uI1111111001100101111uI7.2.6A/D转换器

8、的转换精度和转换速度一、转换精度分辨率1.用二进制或十进制位数表示(设计参数)LSB变化一个数码时，对应输入模拟量的变化量(测量参数)如最大输出电压为5V的8位A/D的分辨率为：转换误差：表示实际输出与理想输出数字量的差别以相对误差的形式（LSB的倍数）给出。如：相对误差不大于（1/2）LSB二、转换速度并联比较型>逐次比较型>双积分型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