核电子学与核仪器-课件14复习进程.ppt

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1、核电子学与核仪器-课件14本堂课主要内容四、逐次比较型模数变换器4.1数模变换器4.2逐次比较型模数变换器工作原理4.3逐次比较型模数变换器的道宽均匀问题四、逐次比较型模数变换器由于近年来大规模集成电路的迅速发展，逐次比较型模数变换器得到了较多的应用。与线性放电型模数变换器比较，它有变换速度快、易于做成集成芯片、功耗低和价格便宜等优点。下面先介绍逐次比较型模数变换电路中的一个重要部件------数模变换器。四、逐次比较型模数变换器4.1数模变换器数模变换器把输入的数码(通常为二进制)变换成与此数码成正比的模拟量。一个二进制数码是按各位代码组合起来表示的，每一位代码有一定的权值。这就代表了一

2、个具体的数值。因此，为了将数字量变换成模拟量，应将每一位代码按权值变换成相应的模拟量。然后将各模拟量相加，其总和就是与数字量成正比的模拟量，从而完成数模变换。四、逐次比较型模数变换器4.1数模变换器模数变换器通常由基准电源、电阻解码网络和电子开关电路组成。基准电压VR经过电阻网络输出，电阻网络由电子开关电路控制，而电子开关又由数字输入信号控制。因此输出电流或电压由数字输入信号控制。四、逐次比较型模数变换器4.1数模变换器电阻解码网络可用各种方法构成。二进制权电阻解码网络数模变换器四、逐次比较型模数变换器4.1数模变换器二进制加权电阻解码网络在位数越多时，电阻变化范围越大。梯形电阻解码网络有

3、较好的性能。电路中所用电阻值只有R和2R两种，所以又称R-2R电阻网络，在数模变换器中得到广泛应用。梯形电阻解码网络数模变换器四、逐次比较型模数变换器4.1数模变换器梯形电阻网络的特点是任何一个节点的三个分支阻抗都相等(等于2R)。每个2R支路中的电流自左向右以1/2系数逐渐减小。四、逐次比较型模数变换器4.1数模变换器数模变换器的主要技术指标有：（1）分辨率是数模变换器对微小输入量变化的敏感程度的描述。通常用数字量的位数来表示。（2）精确度表示数模变换器加上一个给定的数字码时，测量到的实际模拟输出值和期望值之间的差值。（3）线性误差表示数模变换器的实际传输特性曲线和理想响应直线之间的最大

4、偏差。典型12位数模变换器集成芯片四、逐次比较型模数变换器4.2逐次比较型模数变换器工作原理用逐次比较方法进行模数变换是与叠加单道分析器方法相似。在叠加单道分析器中，各个标准电平是不变的，输入信号进行一次比较就能得到全部的地址码，因此有时也称之为并行变换方法。显然，并行变换方法是速度最快的变换方式，但是在高道数时难于实现。如果用12个二进制位标准电平组成4096个标准电平，每一次比较为一个位标准电平，逐次进行比较，可构成4096道逐次比较型模数变换器。这种方法称为逐次比较法或串行变换方法。四、逐次比较型模数变换器4.2逐次比较型模数变换器工作原理逐次比较型模数变换器利用二进制的标准电平与输

5、入信号比较。第一次比较时，取标准电平为满量程的一半；若标准电平小于信号幅度，则标准电平保留下来，进行第二次比较。第二次比较的标准电平为保留的上次标准电平加满量程的四分之一标准电平。若标准电平小于信号幅度，第二次比较的标准电平同样保留下来，进行第三次比较。若标准电平大于信号幅度，则不保留该标准电平。依此类推，直到12个标准电平取出比较完才结束。四、逐次比较型模数变换器4.2逐次比较型模数变换器工作原理逐次比较型模数变换器，每次比较都将标准电平减小为前次的一半。若标准电平小于信号幅度，则被保留；若标准电平比信号幅度大，则不保留。最后停止比较时，所有保留下来的标准电平之和与被测信号幅度十分接近。

6、逐次比较型模数变换器工作波形图如果输入信号幅度Vi=2457.6mV，则第一次比较：VR11=2048mV；保留；1第二次比较：VR10=1024mV(3072mV)；不保留；0第三次比较：VR9=512mV(2560mV)；不保留；0第四次比较：VR8=256mV(2304mV)；保留；1第五次比较：VR7=128mV(2432mV)；保留；1第六次比较：VR6=64mV(2496mV)；不保留；0第七次比较：VR5=32mV(2464mV)；不保留；0第八次比较：VR4=16mV(2448mV)；保留；1第九次比较：VR3=8mV(2456mV)；保留；1第十次比较：VR2=4mV(2

7、460mV)；不保留；0第十一次比较：VR1=2mV(2458mV)；不保留；0第十二次比较：VR0=1mV(2457mV)；保留；1四、逐次比较型模数变换器4.2逐次比较型模数变换器工作原理逐次比较法的道宽就是地址码最低位对应的DAC标准电平：VR0=1mV。如果每次比较的时间为T，比较次数为12次，则需要的比较时间为12T。对于不同幅度的输入信号都要进行十二次比较，所以变换时间是固定的。逐次比较型模数变换器变换时间和