数字电子技术Dch10-2

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1、10.2.1A/D转换的一般工作过程10.2.2并行比较型A/D转换器10.2.3逐次比较型A/D转换器10.2.4双积分式A/D转换器10.2.5A/D转换器的主要技术指标10.2A/D转换器10.2.6集成A/D转换器及其应用1.A/D功能:A/D转换是将时间上连续，幅值也连续的模拟量转换为时间上离散，幅值也离散的数字信号的过程。它一般要包括取样，保持，量化及编码4个过程。A/D转换器概述将模拟电压成正比地转换成数字量。A/DD7~D0输出数字量输入模拟电压0~5V00000000~11111111分辨率:5

2、V/255=0.0196V/每1个最低有效位2.A/D转换器分类①并联比较型特点:转换速度快,转换时间10ns~1s,硬件代价最高。②逐次逼近型特点:转换速度中,转换时间几s~100s,转换精度高，在转换速度和硬件复杂度之间达到一个很好的平衡。③双积分型特点:转换速度慢,转换时间几百s~几ms,但抗干扰能力最强。10.2.1A/D转换的一般工作过程1.取样与保持取样是将随时间连续变化的模拟量转换为时间离散的模拟量。取样信号S(t)的频率愈高，所采得信号经低通滤波器后愈能真实地复现输入信号。采样定理：设取样

3、信号S(t)的频率为fs，输入模拟信号I(t)的最高频率分量的频率为fimax，则fs≥2fimax(10.2.1)一般取fs>2fimax。10.2.1A/D转换的一般工作过程1.取样与保持将取样电路每次取得的模拟信号转换为数字信号都需要一定时间，为了给后续的量化编码过程提供一个稳定值，所采得的模拟信号必须通过保持电路保持一段时间。取样与保持过程往往是通过取样——保持电路同时完成的。#为什么需要保持电路？取样－保持电路工作原理采样保持IOAV1AV2=1A1的Ri高A2的Ri高A2的Ro低对取样－保持电

4、路的要求：不放电2.量化与编码将取样–保持电路的输出电压，按某种近似方式归化到与之相应的离散电平上。这一转化过程我们称为数值量化，简称量化。编码就是将量化后的数值（离散电平）用一个代码表示出来的过程。经编码后得到的代码就是A/D转换器输出的数字量。换言之，量化就是把采样—保持的电压化成某个最小单位的整数倍。量化与编码的方法量化就是把采样—保持的电压化成某个最小单位的整数倍。量化单位=1LSB编码所采用的代码一般是二进制码。量化过程常采用两种近似量化方式：只舍不入量化方式四舍五入的量化方式量化与编码的方法01V输入

5、信号111110101100011010001000编码0Δ=0v7Δ=7/8v6Δ=6/8v5Δ=5/8v4Δ=4/8v3Δ=3/8v2Δ=2/8v1Δ=1/8v模拟电平值01V111110101100011010001000输入信号编码模拟电平值0Δ=0v1Δ=2/15v2Δ=4/15v3Δ=6/15v4Δ=8/15v5Δ=10/15v6Δ=12/15v7Δ=14/15v只舍不入量化方式四舍五入的量化方式#两种量化方式的量化单位各为多少？#量化时，是否会带来误差？量化误差各为多少？量化与编码的方法量化过程中所

6、取最小数量单位称为量化单位用表示。它是数字信号最低位为1时所对应的模拟量，即1LSB。在量化过程中由于取样电压不一定能被整除，所以量化前后不可避免地存在误差，此误差我们称之为量化误差，用表示。量化误差属原理误差，它是无法消除的。A/D转换器的位数越多，各离散电平之间的差值越小，量化误差越小。只舍不入量化方式:量化中把不足1个量化单位的部分舍弃；最大量化误差为：四舍五入的量化方式:量化过程将不足半个量化单位部分舍弃，对于等于或大于半个量化单位部分按一个量化单位处理。其最大量化误差为：量化与编码的方法01V输入

7、信号111110101100011010001000编码0Δ=0v7Δ=7/8v6Δ=6/8v5Δ=5/8v4Δ=4/8v3Δ=3/8v2Δ=2/8v1Δ=1/8v模拟电平值01V111110101100011010001000输入信号编码模拟电平值0Δ=0v1Δ=2/15v2Δ=4/15v3Δ=6/15v4Δ=8/15v5Δ=10/15v6Δ=12/15v7Δ=14/15v只舍不入量化方式四舍五入的量化方式？最小量化单位：最大量化误差：＝1/8V＝1/15VΔ=1LSB=1/8VΔ=1LSB=2/15V10.2

8、.2并行比较型A/D转换器精密电阻网络（23个电阻）精密参考电压电压比较器D触发器输入模拟电压输出数字量13VREF/1511VREF/159VREF/157VREF/155VREF/153VREF/15VREF/15vICO1CO2CO3CO4CO5CO6CO7D2D1D07VREF/15vI9VREF/1500011111009VREF/15vI11VREF/