《模数转换器》PPT课件.ppt

《《模数转换器》PPT课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第六章模数转换器第一节A/D转换器第二节A/D转换器第四节并联比较型ADC第三节双积分型ADC第五节两步型模/数转换（分量程式ADC）A/D转换器(ADC)是将输入模拟信号转换成数字信号的装置。一般由4个部分组成：模拟部分（如参考电压、比较器、可控积分器等）、采样保持部分、数字或数据产生部分、数据输出部分。按工作原理分类并行比较型逐次逼近型双积分型V/F转换型按转换方式分类直接转换逐次逼近型双积分型V/F转换型间接转换并行比较型A/D转换器及分类A/D转换器及分类（续）根据A/D转换器的速度和精度，大致

2、可分为三类：1)、高速低(或中等)精度A/D转换器，具体的结构有全并行、两步型、插值折叠型和流水线型。此类A/D转换器速度快，但是精度不高，而且消耗的功耗大，占用的芯片面积也很大，主要用于视频处理、通信、高速数字测量仪器和雷达等领域。2)、中速中等精度A/D转换器。这一类型的A/D转换器是以速度来换取精度，如逐次逼近型A/D转换器。这一类A/D转换器的数据输出通常是串行的，它们的转换速度在几十kHz到几百kHz之间，精度也比高速A/D转换器高(10～16位)，主要用于传感器、自动控制、音频处理等领域。3

3、)、中速或低速高精度A/D转换器。此类A/D转换器速度不快，但精度很高(16～24位)，如Σ-ΔA/D转换器。该类型A/D转换器主要用于音频、通信、地球物理测量、测试仪、自动控制等领域。A/D转换器的比较各种A/D转换器的性能比较模拟/数字转换技术的发展趋势当前，数字处理系统正在飞速发展，主要表现在以下几个方面：1、在视频领域，高清晰度数字电视系统(HDTV)的出现，将广播电视推向了一个更高的台阶，HDTV的分辨率与普通电视相比至少提高了一倍。2、在通信领域，过去无线通信系统的设计都是静态的，只能在规定

4、范围内的特定频段上使用专用调制器、编码器和信道协议。而软件无线电技术(SDR)能更加灵活、有效地利用频谱，并能方便地升级和跟踪新技术，大大地推动了无线通信系统的发展。3、在音频领域，各种高性能专业音频处理设备不断涌现，如DVD-Audio和超级音频CD(SACD)，它们能处理更高质量的音频信号。4、在高精度测量领域，高级仪表的分辨率在不断提高，电流到达μA量级，电压到达mV甚至更低；模拟/数字转换技术的发展趋势（续）为了满足数字系统的发展要求，A/D转换器的性能也必须不断提高，它将主要向以下几个方向发展

5、：高转换速度：现代数字系统的数据处理速度越来越快，要求获取数据的速度也要不断提高。比如，在软件无线电系统中，A/D转换器的位置是非常关键的，它要求A/D转换器的最大输入信号频率在1GHz和5GHz之间，以目前的技术水平，还很难实现。因此，向超高速A/D转换器方向发展的趋势是清晰可见的。高精度：现代数字系统的分辨率在不断提高，比如，高级仪表的最小可测值在不断地减小，因此，A/D转换器的分辨率也必须随之提高；在专业音频处理系统中，为了能获得更加逼真的声音效果，需要高精度的A/D转换器。目前，最高精度可达24

6、位的A/D转换器也不能满足要求。现在，人们正致力于研制更高精度的A/D转换器。模拟/数字转换技术的发展趋势（续）低功耗：片上系统(SOC)已经成为集成电路发展的趋势，在同一块芯片上既有模拟电路又有数字电路。为了完成复杂的系统功能，大系统中每个子模块的功耗应尽可能地低，因此，低功耗A/D转换器是必不可少的。在以往的设计中，5MSPS8～12位分辨率A/D转换器的典型功耗为100～150mW。这远不能满足片上系统的发展要求，所以，低功耗将是A/D转换器一个必然的发展趋势。总之，各种技术和工艺的相互渗透，扬长

7、避短，开发出适合各种应用场合，能满足不同需求的A/D转换器，将是模拟/数字转换技术的未来发展趋势；高速、高精度、低功耗A/D转换器将是今后数据转换器发展的重点。§1转换原理模拟信号（A）转换成数字信号（D）需要时间，所以转换时间上是离散的；另一方面，模拟信号辐值连续，数字信号辐值离散。所以AD转换需要做的是对模拟信号进行辐值离散和时间离散。时间离散→采样定理辐值离散→量化编码⒈采样电路⑴要求①在采样时间内，信号维持不变，以提供足够的转换时间。②采样后保持原信号特征。⑵采样定理采样频率大于2倍输入信号频率

8、的最大值。①②③⑦①②④⑤⑥⑧⑶采样保持电路①VL=1时：V导通，Vo＝Vc＝－ViV－采样开关，R1＝Rf②VL=0时：V截止，Vc（Vo）在短时内保持不变。集成芯片LF198：采样保持放大器，原理如上，前端有隔离放大器。Vos—OffSetVoltage⒉量化编码为了产生量化编码，在设计（或选择）AD器件时，首先应确定最小量化单位，即单位数字量所代表的模拟量。如量化单位用△表示，量化过程为：把要转换的模拟量除△，得：①整数部分，用二进制