数字电子技术 教学课件 作者 邱寄帆　唐程山2 1_32.ppt

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1、第7章数/模和模/数转换7.2.3ADC的主要技术参数7.2.1A/D转换基本原理7.2.2A/D转换器工作原理7.2A/D转换7.2.4集成A/D转换器及其应用举例本章小结返回结束放映7/25/20211复习为什么要ADC或DAC？组成D/A转换器的基本指导思想？DAC的主要技术参数？7/25/202127.2.1A/D转换基本原理A/D转换目标：将时间连续、幅值也连续的模拟信号转换为时间离散、幅值也离散的数字信号。四个步骤：采样、保持、量化、编码。返回7.2A/D转换1.采样与保持（1）将一个时间上连续变化的模拟量转换成时间上离散的模拟量称为采样。

2、7/25/20213图7-7采样过程示意图取样定理：设取样脉冲s(t)的频率为fS，输入模拟信号x(t)的最高频率分量的频率为fmax，必须满足fs≥2fmaxy(t)才可以正确的反映输入信号(从而能不失真地恢复原模拟信号)。通常取fs＝（2.5～3）fmax。7/25/20214（2）由于A/D转换需要一定的时间，在每次采样以后，需要把采样电压保持一段时间。s(t)有效期间，开关管VT导通，uI向C充电，uO(=uc)跟随uI的变化而变化；s(t)无效期间，开关管VT截止，uO(=uc)保持不变，直到下次采样。（由于集成运放A具有很高的输入阻抗，在保

3、持阶段，电容C上所存电荷不易泄放。）图7-8采样―保持电路及输出波形7/25/202152.量化和编码数字量最小单位所对应的最小量值叫做量化单位△。将采样－保持电路的输出电压归化为量化单位△的整数倍的过程叫做量化。用二进制代码来表示各个量化电平的过程，叫做编码。一个n位二进制数只能表示2n个量化电平，量化过程中不可避免会产生误差，这种误差称为量化误差。量化级分得越多（n越大），量化误差越小。7/25/20216划分量化电平的两种方法（a）量化误差大；（b）量化误差小7/25/202177.2.2A/D转换器工作原理直接A/D转换器：并行比较型A/D转换

4、器逐次比较型A/D转换器间接A/D转换器：双积分型A/D转换器电压转换型A/D转换器1.逐次比较型A/D转换器天平称重过程：砝码（从最重到最轻），依次比较，保留/移去，相加。逐次比较思路：不同的基准电压－－砝码。返回7/25/20218图7-9逐次逼近型ADC电路框图CPDn-1Dn-2Dn-3…D1D0u0(V)uI>uO？0100…000.5UREF1（Dn-1为1）/0（Dn-1为0）1Dn-110…000.75/0.25UREF1（Dn-2为1）/0（Dn-2为0）2Dn-1Dn-21…00…1（Dn-3为1）/0（Dn-3为0）…………n-1

5、Dn-1Dn-2Dn-3…D11…1（D0为1）/0（D0为0）基准电压UREFn位A/D转换器电路由启动脉冲启动后:7/25/20219实例8位A/D转换器，输入模拟量uI=6.84V，D/A转换器基准电压UREF=10V。相对误差仅为0.06%。转换精度取决于位数。CPD7D6D5D4D3D2D1D0u0(V)uI>uO010000000511110000007.502101000006.2513101100006.87504101010006.562515101011006.7187516101011106.79687517101011116.8

6、3593751uI>uO为1否则为07/25/202110图7-108位逐次比较型A/D转换器波形图7/25/2021112.双积分型A/D转换器基本原理：对输入模拟电压uI和基准电压-UREF分别进行积分，将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔T2，然后在这个时间间隔里对固定频率的时钟脉冲计数，计数结果N就是正比于输入模拟信号的数字量信号。（1）电路组成7/25/202112图7-11双积分型ADC电路①积分器：Qn=0，对被测电压uI进行积分；Qn=1，对基准电压-UREF进行积分。②检零比较器C：当uO≥0时，uC＝0；当uO＜0时，uC＝1

7、。③计数器：为n＋1位异步二进制计数器。第一次计数，是从0开始直到2n对CP脉冲计数，形成固定时间T1＝2nTc（Tc为CP脉冲的周期），T1时间到时Qn＝1，使S1从A点转接到B点。第二次计数，是将时间间隔T2变成脉冲个数N保存下来。④　时钟脉冲控制门G1：当uC=1时，门G1打开，CP脉冲通过门G1加到计数器输入端。7/25/202113①　积分器：Qn=0，对被测电压uI进行积分；Qn=1，对基准电压-UREF进行积分。②　检零比较器C：当uO≥0时，uC＝0；当uO＜0时，uC＝1。③计数器：为n＋1位异步二进制计数器。第一次计数，是从0开始直

8、到2n对CP脉冲计数，形成固定时间T1＝2nTc（Tc为CP脉冲的周期），T1时间到时Qn＝1