測(cè)控電路第六章06_信號(hào)轉(zhuǎn)換電路(N)

1、第第6章章 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路信號(hào)轉(zhuǎn)換電路 基本要求：基本要求：了解、掌握采樣了解、掌握采樣/ /保持電路、電壓比較保持電路、電壓比較 電路、電壓頻率轉(zhuǎn)換電路和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。電路、電壓頻率轉(zhuǎn)換電路和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路。 重點(diǎn)：重點(diǎn)：采樣保持電路；電壓比較電路；采樣保持電路；電壓比較電路； 難點(diǎn)：難點(diǎn)：電壓頻率轉(zhuǎn)換電路。電壓頻率轉(zhuǎn)換電路。 教學(xué)內(nèi)容：教學(xué)內(nèi)容： 1、采樣保持電路采樣保持電路 2、電壓比較電路電壓比較電路 3、電壓頻率轉(zhuǎn)換電路電壓頻率轉(zhuǎn)換電路 4、電、電壓電流轉(zhuǎn)換電路壓電流轉(zhuǎn)換電路 5、模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路 測(cè)控電路 22021-8-1 靈：可以根據(jù)信號(hào)處理、使用、控制的要

2、 求轉(zhuǎn)換成所需形式：電壓、電流；幅值、 頻率；連續(xù)信號(hào)的離散化；模擬、數(shù)字、 開(kāi)關(guān)信號(hào)等形式。 第第6章章 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路信號(hào)轉(zhuǎn)換電路 6.1 6.1 模擬開(kāi)關(guān)模擬開(kāi)關(guān) 模擬開(kāi)關(guān)是一種在數(shù)字信號(hào)控制下 將模擬信號(hào)接通或斷開(kāi)的元件或電路。 該開(kāi)關(guān)由開(kāi)關(guān)元件和控制（驅(qū)動(dòng)）電路 兩部分組成。 控制電路 開(kāi)關(guān)元件 第第6章章 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路信號(hào)轉(zhuǎn)換電路 模擬開(kāi)關(guān)的分類(lèi) n機(jī)械觸點(diǎn)式：干簧繼電器，水銀繼電器 及機(jī)械振子繼電器等。 動(dòng)作時(shí)間長(zhǎng)、體積大 第第6章章 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路信號(hào)轉(zhuǎn)換電路 6.1 6.1 模擬開(kāi)關(guān)模擬開(kāi)關(guān) n電子式開(kāi)關(guān)：雙極性晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶 體管、光耦合器件及集成模擬開(kāi)關(guān)等。 應(yīng)用廣泛 模擬

3、開(kāi)關(guān)的性能參數(shù) n靜態(tài)特性：主要指開(kāi)關(guān)導(dǎo)通和斷開(kāi)時(shí)輸入端與 輸出端之間的導(dǎo)通電阻Ron和截止電阻Roff , 還有 最大開(kāi)關(guān)電壓、最大開(kāi)關(guān)電流和驅(qū)動(dòng)功耗等。 6.1 6.1 模擬開(kāi)關(guān)模擬開(kāi)關(guān) 第第6章章 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路信號(hào)轉(zhuǎn)換電路 n動(dòng)態(tài)特性：開(kāi)關(guān)動(dòng)作延遲時(shí)間，包括開(kāi)關(guān)導(dǎo)通 延遲時(shí)間Ton和開(kāi)關(guān)截止延遲時(shí)間Toff , 理想模擬 開(kāi)關(guān)時(shí)Ton0，Toff0 數(shù)字開(kāi)關(guān)用于傳送邏輯電平，主要要求動(dòng)態(tài)特性。 S B D G uiuo uc Ron uiO 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：Roff1013 （一）（一）N溝道增強(qiáng)型溝道增強(qiáng)型MOSFET開(kāi)關(guān)電路開(kāi)關(guān)電路 不足：不足：Ron隨隨ui增大而增大增大而增大 第第6

4、章章 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路信號(hào)轉(zhuǎn)換電路 6.1 6.1 模擬開(kāi)關(guān)模擬開(kāi)關(guān) （二）（二）CMOS開(kāi)關(guān)電路開(kāi)關(guān)電路 b）Ron- ui特性 Ron Ron(C) Ron(N)Ron(P) uiO uGP uiuo uGN +E -E a）CMOS開(kāi)關(guān) 將將P溝道與溝道與N溝道溝道MOSFET并聯(lián)并聯(lián) 6.1 6.1 模擬開(kāi)關(guān)模擬開(kāi)關(guān) 第第6章章 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路信號(hào)轉(zhuǎn)換電路 （三）模擬多路開(kāi)關(guān)電路（三）模擬多路開(kāi)關(guān)電路 輸出/輸入 A B C +E 012 34 567 輸入/輸出 -E11-E2 邏輯電平轉(zhuǎn)換電路 8 選 1 譯 碼 電 路 131415121524 16 11 10 9 6 87 3 IN

5、H S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 巡回采樣：8路輸入、1路輸出 1路輸入、8路輸出 第第6章章 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路信號(hào)轉(zhuǎn)換電路 6.1 6.1 模擬開(kāi)關(guān)模擬開(kāi)關(guān) 數(shù)字信號(hào)具有抗干擾能力強(qiáng)，便于傳輸、長(zhǎng)期存 儲(chǔ)、分辨率高、能進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算等優(yōu)點(diǎn)。為了將模 擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，首先要進(jìn)行采樣。這種電路 用于一切需要對(duì)輸入信號(hào)瞬時(shí)采樣和存儲(chǔ)的場(chǎng)合，最 常見(jiàn)的是應(yīng)用于快速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以保持輸入信號(hào) 在采樣過(guò)程中不變。當(dāng)系統(tǒng)有多個(gè)模擬信號(hào)時(shí)，為了 采得各通道同一時(shí)刻的信息時(shí)，則需用多個(gè)采樣保持 器進(jìn)行同時(shí)采樣。 采樣保持電路是一種時(shí)間上離散化的電路。 6.2 6.2 采樣保持電路采樣保持

6、電路 第第6章章 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路信號(hào)轉(zhuǎn)換電路 6.2 6.2 采樣保持電路采樣保持電路 6.2.1 6.2.1 基本原理基本原理 n采樣保持電路 的基本組成： （1）模擬開(kāi)關(guān) （2）模擬信號(hào)存 儲(chǔ)電容 （3）緩沖放大器 uo a）S/H電路原理電路原理 b）模擬信號(hào)采樣）模擬信號(hào)采樣 t Ts - - + + + + N1 - - + + + + ui S UC C t uo f(t) O O ui, uo UC 6.2 6.2 采樣保持電路采樣保持電路 n對(duì)采樣保持電路的對(duì)采樣保持電路的 主要要求：主要要求： 精度精度和和速度速度，充充 電快、放電慢電快、放電慢 n為提高實(shí)際電路的為提高實(shí)際電

7、路的 精度和速度，需同精度和速度，需同 時(shí)從時(shí)從元件元件和和電路電路兩兩 方面著手解決。方面著手解決。 - - + + + + N1 - - + + + + ui uo S UC C 帶寬，上升速帶寬，上升速 率、最大輸出率、最大輸出 電流和漂移電流和漂移 輸入阻抗、輸入阻抗、上升速上升速 率、率、漂移漂移 導(dǎo)通電阻、導(dǎo)通電阻、截止電截止電 阻、阻、延遲時(shí)間延遲時(shí)間 漏電流漏電流 6.2.1 6.2.1 基本原理基本原理 n采樣保持電路的主要性能指標(biāo)：采樣保持電路的主要性能指標(biāo)： 捕捉時(shí)間捕捉時(shí)間：從發(fā)出采樣指令的時(shí)刻起，到輸出值達(dá)：從發(fā)出采樣指令的時(shí)刻起，到輸出值達(dá) 到規(guī)定的誤差范圍以內(nèi)所需

8、的時(shí)間。跟蹤性能的到規(guī)定的誤差范圍以內(nèi)所需的時(shí)間。跟蹤性能的 標(biāo)志。標(biāo)志。 孔徑時(shí)間孔徑時(shí)間：指從發(fā)出保持指令的時(shí)刻起，到開(kāi)關(guān)真：指從發(fā)出保持指令的時(shí)刻起，到開(kāi)關(guān)真 正斷開(kāi)所需的時(shí)間。正斷開(kāi)所需的時(shí)間。 切斷能力的標(biāo)志。切斷能力的標(biāo)志。 下垂率下垂率：指由于存貯電容的電荷的泄漏所引起的輸：指由于存貯電容的電荷的泄漏所引起的輸 出電壓的變化率。出電壓的變化率。 n為提高實(shí)際電路的精度和速度，需同時(shí)從為提高實(shí)際電路的精度和速度，需同時(shí)從元件元件和和 電路電路兩方面著手解決。兩方面著手解決。 6.2.1 6.2.1 基本原理基本原理 6.2 6.2 采樣保持電路采樣保持電路 電容器的絕緣介質(zhì)有一定泄

9、漏電阻，要選用 泄漏電阻大和介質(zhì)吸附效應(yīng)小的電容器，如聚苯 乙烯，鉭電容和聚碳酸脂電容器等。 C 6.2 6.2 采樣保持電路采樣保持電路 6.2.1 6.2.1 基本原理基本原理 n電容值選擇電容值選擇 電容?。撼潆娍?、放電也快，不利于保持電容?。撼潆娍?、放電也快，不利于保持 電容大：充電慢、放電也慢，不利于跟蹤電容大：充電慢、放電也慢，不利于跟蹤 根據(jù)信號(hào)頻譜選擇。根據(jù)信號(hào)頻譜選擇。 為使采樣輸出信號(hào)能無(wú)失真地復(fù)現(xiàn)原輸入信 號(hào)，采樣頻率必須符合采樣定理，即采樣頻率fs 應(yīng)大于模擬信號(hào)最高頻率fmax的2倍，一般取 Fs=(5-20)fmax 6.2 6.2 采樣保持電路采樣保持電路 6.2

10、.1 6.2.1 基本原理基本原理 單片集成采樣保持電路有通用型、高速型、 高分辨率型及低下降率型等。 通用型：AD582、LF198等； 高速型： AD781(與AD674接口-P159) C 6.2 6.2 采樣保持電路采樣保持電路 6.2.2 6.2.2 單片集成采樣保持電路單片集成采樣保持電路 目前很多目前很多A/DA/D中集成了采樣保持電路，如中集成了采樣保持電路，如 ADS7824ADS7824、MAX122MAX122等。等。 測(cè)控電路 162021-8-1 6.3 6.3 電壓比較電路電壓比較電路 模擬電壓比較電路是用來(lái)鑒別和比較兩個(gè)模 擬輸入電壓大小的電路。輸入是模擬量，輸出

11、是 數(shù)字量，最簡(jiǎn)單的一位模數(shù)轉(zhuǎn)換器。 運(yùn)算放大器在開(kāi)環(huán)狀態(tài)下也可用來(lái)比較兩個(gè) 模擬信號(hào)，但響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。專(zhuān)用電路電壓比 較器。 集成電壓比較器由差動(dòng)輸入級(jí)、高增益放大 級(jí)和邏輯電平輸出級(jí)組成。常用的有高精度通用 型如LM111、高速型LM119和LM161、低功耗低 失調(diào)型LM339等。 測(cè)控電路 172021-8-1 6.3 6.3 電壓比較電路電壓比較電路 6.3.1 6.3.1 電平比較電路電平比較電路 （一）差動(dòng)比較電路 -1-1 +1+1 # # ui Uo UR uiUR a）電壓比較器符號(hào)）電壓比較器符號(hào) b）電壓比較器特性）電壓比較器特性 電壓比較器是一種電壓-開(kāi)關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)換器。

12、 測(cè)控電路 182021-8-1 6.3 6.3 電壓比較電路電壓比較電路 6.3.1 6.3.1 電平比較電路電平比較電路 （二）求和比較電路 （閾值可變） 優(yōu)點(diǎn)：閾值可變 缺點(diǎn)：振鈴現(xiàn)象 1 2 R R UU R - + + ui Uo U R1 R2 R UR ui un 電平比較器的電平比較器的“振鈴振鈴”現(xiàn)象現(xiàn)象 Uo 測(cè)控電路 192021-8-1 6.3 6.3 電壓比較電路電壓比較電路 6.3.2 6.3.2 滯回比較電路滯回比較電路 不同方向變化不同閾值不同方向變化不同閾值 a) 電路原理圖電路原理圖 b) 傳輸特性傳輸特性 ui Uo U1O U2 -1-1 +1+1 #

13、# ui Uo UR R R2 R1 21 2 oL 21 1 R1 RR R U RR R UU 21 2 oH 21 1 R2 RR R U RR R UU -1 +1 # ui Uo UR R R2 R1 VS2 VS3 滯回電壓比較器是一種帶正反饋的運(yùn)算放大器， 以提高轉(zhuǎn)換速率，消除振鈴現(xiàn)象，可以通過(guò)鉗位以獲 得所需電平開(kāi)關(guān)信號(hào)。 6.3 6.3 電壓比較電路電壓比較電路 6.3.2 6.3.2 滯回比較電路滯回比較電路 測(cè)控電路 212021-8-1 6.3.3 6.3.3 窗口比較電路窗口比較電路 單方向多個(gè)閾值單方向多個(gè)閾值 ui “1” “0” O U UR2UR1 Uo -1

14、-1 +1+1 # # & & -1-1 +1+1 # # ui VS R1 RP R2 Uo1 Uo2 Uo UZ N2 N1 UR2 UR1 E 6.3 6.3 電壓比較電路電壓比較電路 測(cè)控電路 222021-8-1 6.4 6.4 電壓頻率轉(zhuǎn)換電路電壓頻率轉(zhuǎn)換電路 6.4.1 V/f 6.4.1 V/f 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 定義：V/f (電壓/頻率)轉(zhuǎn)換器能把輸入信號(hào)電壓轉(zhuǎn)換成相 應(yīng)的頻率信號(hào)，即它的輸出信號(hào)頻率與輸入信號(hào)電壓值成比 例，故又稱為電壓控制(壓控)振蕩器(VCO)。 應(yīng)用：在調(diào)頻（電壓調(diào)頻），鎖相和A/D變換等許多技術(shù)領(lǐng) 域得到非常廣泛的應(yīng)用。 指標(biāo)：額定工作頻率和動(dòng)態(tài)范

15、圍，靈敏度或變換系數(shù)，非 線性誤差，靈敏度誤差和溫度系數(shù)等 (一）積分復(fù)原型 ui越高uC越快達(dá)到uP電平，比較器翻轉(zhuǎn)越快 V - - + + + + N2 - -E R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 uC uP VS1 VS2 VS3 uo - -U 比較器比較器 復(fù)原開(kāi)關(guān)復(fù)原開(kāi)關(guān) - - + + + + N1 R2 ui R1 C 積分器積分器 6.4 6.4 電壓頻率轉(zhuǎn)換電路電壓頻率轉(zhuǎn)換電路 6.4.1 V/f 6.4.1 V/f 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 測(cè)控電路 242021-8-1 (一）積分復(fù)原型 O U1 U2 uo T1T2 t uC U2 U1 t t O O uP 76

16、1Z 6767 RR UUU RRRR 76 2Z 6767 RR UUU RRRR i u UUCR T 211 1 21 TT i 211 0 )( 11 u UUCRT f V - + + N2 -E R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 uC uP VS1 VS2 VS3 uo -U 比較器比較器 復(fù)原開(kāi)關(guān)復(fù)原開(kāi)關(guān) - + + N1 R2 ui R1 C 積分器積分器 6.4 6.4 電壓頻率轉(zhuǎn)換電路電壓頻率轉(zhuǎn)換電路 6.4.1 V/f 6.4.1 V/f 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 測(cè)控電路 252021-8-1 (二）電荷平衡型 uo 11 itQ 0s01 QIi tQ 0 s 1 1

17、 t i I t RtI u i tItt f 0s i 0s10 11 uo t1 t uC t O O t0 - - + + + + N1 - - + + + + N2 S ui R IS 單穩(wěn)定單穩(wěn)定 時(shí)器時(shí)器 uC i UR C （1）線性好；（）線性好；（2）易于集成）易于集成 6.4 6.4 電壓頻率轉(zhuǎn)換電路電壓頻率轉(zhuǎn)換電路 6.4.1 V/f 6.4.1 V/f 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 測(cè)控電路 262021-8-1 集成f/V轉(zhuǎn)換器 無(wú)信號(hào)輸入：無(wú)信號(hào)輸入： U10， U20 保持保持Q=0，S1接地接地， V2導(dǎo)通導(dǎo)通 uo RS 觸發(fā)器觸發(fā)器 - - + + 輸入輸入 比較器比較

18、器 ui Rt Ct RL Is CL RS 4 5 6 7 8 1 2 3 S R +U - - + + 定時(shí)定時(shí) 比較器比較器 Rd Cd R1 R2 R 2R V2 u6 U1 U2 u5 U- - U7 S1 S1 V1 Q Q ui前沿負(fù)脈沖：前沿負(fù)脈沖： U11， U20 置位置位Q=1，S1接通接通， CL充電，充電，V2 截止，截止， Ct充電充電, u5=uCtU-=2U /3, U21 , u6U7, U1=0, Q=0 6.4 6.4 電壓頻率轉(zhuǎn)換電路電壓頻率轉(zhuǎn)換電路 6.4.2 f/V 6.4.2 f/V 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 集成f/V轉(zhuǎn)換器 每輸入一個(gè)脈沖，每輸入一個(gè)脈

19、沖，is對(duì)對(duì)CL充電充電 一次充電時(shí)間等于一次充電時(shí)間等于Ct電壓電壓uCt從從 零上升到零上升到U- =2U/3所需時(shí)間。所需時(shí)間。 tttt1 1 . 13lnCRCRt 1 Ss 1 s 1.9 t QI t R s o RLii L u Qi TTQ R 1LL otti iss 1.9 2.09 t RR uRC f TRR RS 觸發(fā)器觸發(fā)器 - - + + 輸入輸入 比較器比較器 ui Rt Ct RL Is CL RS 4 5 6 7 8 1 2 3 S R +U - - + + 定時(shí)定時(shí) 比較器比較器 Rd Cd R1 R2 R 2R V2 u6 U1 U2 u5 U- -

20、U7 S1 uo S1 V1 Q Q - / (1 e) t T UU 6.4 6.4 電壓頻率轉(zhuǎn)換電路電壓頻率轉(zhuǎn)換電路 6.4.2 f/V 6.4.2 f/V 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路 6.5.1 6.5.1 電流電流/ /電壓轉(zhuǎn)換電路電壓轉(zhuǎn)換電路 6.5 6.5 電壓電流轉(zhuǎn)換電路電壓電流轉(zhuǎn)換電路 R1 - - + + + + N uo R2 Rs is i （一）反相輸入型 s ii 1s1o RiiRu 要求電流源is的內(nèi)阻Rs必須很大， is需遠(yuǎn)大于運(yùn)算放大器偏置電流 （二）同相輸入型 R2 - - + + + + N uo R1 R3 R4 i ui 3 2 1o 1 R R iRu 6.5

21、.1 6.5.1 電流電流/ /電壓轉(zhuǎn)換電路電壓轉(zhuǎn)換電路 6.5 6.5 電壓電流轉(zhuǎn)換電路電壓電流轉(zhuǎn)換電路 6.5.2 6.5.2 電壓電壓/ /電流轉(zhuǎn)換電路電流轉(zhuǎn)換電路 io Lo 31 1 N2 Ri RR R u i 31 3 N1 u RR R u )( 7Lo 42 2 P1 RRi RR R u b 42 2 P2 U RR R u bi 72 4 o Uu RR R i R4R7+RL R4 - - + + + + N V2 R5 R1 R3 V1 R2 R6 R7 uN uP ui Ub +E R1=R2，R3=R4 RL 6.5 6.5 電壓電流轉(zhuǎn)換電路電壓電流轉(zhuǎn)換電路 傳感

22、器輸出的信號(hào)多為模擬信號(hào)，在以微型計(jì) 算機(jī)為核心組成的數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)中，必須將 傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，為此要使 用模/數(shù)轉(zhuǎn)換器（簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC）。相反， 經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后的信號(hào)常需送給模擬執(zhí)行機(jī)構(gòu)等， 需要數(shù)/模轉(zhuǎn)換器（簡(jiǎn)稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC）將數(shù)字 量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬信號(hào)。 6.6.1 D/A6.6.1 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 6.6 6.6 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路 n主要技術(shù)指標(biāo) （1）分辨率 輸入數(shù)字發(fā)生單位數(shù)碼變化時(shí)，所對(duì)應(yīng)輸出 模擬量的變化量。 （2）精度 加給定數(shù)字代碼時(shí)，實(shí)際模擬輸出量與理論模 擬輸出量之差。 （3）建立時(shí)間 輸入數(shù)字量變化后，輸

23、出模擬量穩(wěn)定到 相應(yīng)數(shù)值范圍（通常為 1/2LSB）所需的時(shí)間，是描述 D/A轉(zhuǎn)換速率快慢的一個(gè)重要參數(shù)。 6.6.1 D/A6.6.1 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 6.6 6.6 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路 一、D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換特性 n數(shù)字量值常用二進(jìn)制數(shù)碼表示。 )222( 2 2 1 1RinRo n n dddUDUU nn n i i U UUUU 22 1 12 R RR 1 RF UR 基準(zhǔn)量值；基準(zhǔn)量值；2-i 相應(yīng)數(shù)碼位的加權(quán)值。相應(yīng)數(shù)碼位的加權(quán)值。 6.6.1 D/A6.6.1 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 6.6 6.6 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路 12 o1in112 (2

24、22 ) n n UU DU ddd U1 LSB（最低有效位）量值；（最低有效位）量值； 2i 相應(yīng)數(shù)碼位的加權(quán)值。相應(yīng)數(shù)碼位的加權(quán)值。 二、D/A轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)及原理 （一）加權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)電路 n i i ii n i i d R U d R U I 1 R 1 1 - R o 2 2 2 R1 UR Uo S2 d2 dn Sn 2R 4R 2n-1R S3 d3 S1 d1 R - - + + + + N I1 I2 I3 In Io A 電阻值差別太大 R1 oo1 1 2 2 n i i i U R UI Rd R 不好制作、不好集成 6.6.1 D/A6.6.1 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 6

25、.6 6.6 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路 （二）T形R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)電路 （1）Ai向右看電阻均為R； （2）Ai向右看電流平分 12 R11 oo112nRi 1 2222 n ni i U RR UI RdddUd RR UR R S1S2 S3 R A1 d1d2d3 (MSB) 2 R I 4 R I 2 R I 2R 2R 2R Uo R dn-1dn (LSB) 1 R 2 n I n I 2 R 1 R 2 n I 2R2R 2R Io Sn-1 Sn R1 A2A3An-1 An 101010 1 01 0 - - + + + + N R 4 I 8 R I n I 2

26、R 6.6.1 D/A6.6.1 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 6.6 6.6 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路 n主要技術(shù)指標(biāo)主要技術(shù)指標(biāo) （1 1）分辨率分辨率 能分辨的輸入模擬電壓的最小變化量，常 以輸出二進(jìn)制位數(shù)或BCD碼位數(shù)表示。 （2 2）量化誤差量化誤差 通過(guò)量化將連續(xù)量轉(zhuǎn)換成離散量所產(chǎn)生 的誤差稱為量化誤差，在采用四舍五入時(shí)最大誤差 可達(dá)到1LSB的 1/2，不采用時(shí)它等于1LSB。 6.6.2 A/D6.6.2 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 6.6 6.6 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路 （3 3）轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度 用絕對(duì)誤差或相對(duì)誤差反映轉(zhuǎn)換精度。 一般用非線性誤差、零點(diǎn)誤差、滿量程誤差等指

27、標(biāo) 表示精度指標(biāo)，但其中不包括量化誤差。 （4 4）轉(zhuǎn)換時(shí)間）轉(zhuǎn)換時(shí)間 完成一次從模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換所需要的 時(shí)間。轉(zhuǎn)換速率是轉(zhuǎn)換時(shí)間的倒數(shù)。也常見(jiàn)用采樣 速率反映A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率。采樣速率是采樣時(shí) 間的倒數(shù)，常用單位是Sps(Samples per second)。 6.6.2 A/D6.6.2 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 6.6 6.6 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路 a) 采樣采樣b) 量化量化 f(t) t F8F6 F5F4F3 F2 F1 0 1 2 3 4 5 6 7 F7 f 1(t) t 0 1 2 3 4 5 6 7 011 101 111 111 110 100 011 1

28、01 對(duì)應(yīng)編碼對(duì)應(yīng)編碼 1 F 2 F 3 F 4 F 5 F 6 F 7 F 8 F 6.6 6.6 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路 6.6.2 A/D6.6.2 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 6.6.2 A/D轉(zhuǎn)換器 ( (一）一）雙積分式雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 # # - - 1 1 +1+1 電子電子 開(kāi)關(guān)開(kāi)關(guān) 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器控制邏輯控制邏輯 數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出 標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘 R C Ui UR - -UR UC - - + + + + N UC Ui1 Ui2 T1t O 2 T 2 T -UR -UR (1）Ui在T1內(nèi)定時(shí)充電 1iav T 0 i1C 1 d 1 )( 1 TU R

29、C tU RC TU 6.6 6.6 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路 0 1 )(d 1 )( 2R1C T 0 R1C2C 2 TU RC TUtU RC TUTU iav R 1 2 U U T T iav R 1 2 U U N N ( (一）一）雙積分式雙積分式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 (2(2）根據(jù)）根據(jù)UC( (T1) )極性選擇極性選擇UR或或- -UR反向反向充電至零電位充電至零電位 (3(3）根據(jù)）根據(jù)反向反向充電時(shí)間充電時(shí)間T2確定確定Ui。 抗干擾性能好，速度慢?？垢蓴_性能好，速度慢。 6.6.2 A/D轉(zhuǎn)換器 6.6 6.6 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路 6.6.2 A

30、/D轉(zhuǎn)換電路 ( (二）二）逐次逼近式逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 iS UU 比較器比較器 D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 逐次逼近逐次逼近 寄寄 存存 器器 邏輯控制邏輯控制 電電 路路 輸出緩沖器輸出緩沖器 輸出允許輸出允許 轉(zhuǎn)換結(jié)束轉(zhuǎn)換結(jié)束 啟啟 動(dòng)動(dòng) 時(shí)鐘時(shí)鐘 Ui Us Dn-1 D0 最高位開(kāi)始逐位置“1” ，該位置“0” ，該位保留“1” iS UU 6.6 6.6 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路 5位位A/D轉(zhuǎn)換，滿量程轉(zhuǎn)換，滿量程31V, 輸入電壓輸入電壓Ui= 14.7V ( (二）二）逐次逼近式逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 次數(shù)次數(shù)比較前碼比較前碼 代表電壓代表電壓Us 比較結(jié)果比較結(jié)果比較后碼比較后碼 11000016V iS UU00000 6.6.2 A/D轉(zhuǎn)換電路 6.6 6.6 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路 5位位A/D轉(zhuǎn)換，滿量程轉(zhuǎn)換，滿量程31V, 輸入電壓輸入電壓Ui=14.7V ( (二）二）逐次逼近式逐次逼近式 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 i