數(shù)電第十一章數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換

第一頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日內(nèi)容提要:

本章主要介紹數(shù)－模轉(zhuǎn)換（D/A)和模－數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D)的基本原理和常見的典型電路。

在數(shù)－模轉(zhuǎn)換電路中，主要介紹權(quán)電阻網(wǎng)絡型數(shù)－模轉(zhuǎn)換器、倒梯形電阻網(wǎng)絡型數(shù)－模轉(zhuǎn)換器，另外也介紹了權(quán)電流型數(shù)－模轉(zhuǎn)換器、開關(guān)樹型數(shù)－模轉(zhuǎn)換器以及權(quán)電容型網(wǎng)絡型數(shù)－模轉(zhuǎn)換器。

在模－數(shù)轉(zhuǎn)換電路中，首先介紹模－數(shù)轉(zhuǎn)換器一般框圖原理和步驟，然后介紹采樣－保持電路和模－數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要類型。

在介紹數(shù)－模轉(zhuǎn)換器和模－數(shù)轉(zhuǎn)換器電路的基礎上，也講述它們的轉(zhuǎn)換精度和速度等主要參數(shù)。第二頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日11.1概述

在計算機控制系統(tǒng)中，被控量一般為非電量，如溫度、壓力、位移等，首先由傳感器將它們轉(zhuǎn)化成連續(xù)變化的模擬量，再由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，送到計算機中進行處理和計算。處理后要經(jīng)過數(shù)/模轉(zhuǎn)換器將計算機輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，加到執(zhí)行機構(gòu)，以調(diào)節(jié)被控對象的大小。一個計算機控制系統(tǒng)的框圖如圖11.1.1所示。1.用途：第三頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日圖11.1.2為一個溫度控制系統(tǒng)：傳感器放大器A/D轉(zhuǎn)換微型計算機控制對象D/A轉(zhuǎn)換電加熱爐熱電偶執(zhí)行機構(gòu)圖11.1.2溫度時間第四頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日2、主要性能指標

為了保證數(shù)據(jù)處理結(jié)果的準確性，A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器必須有足夠的轉(zhuǎn)換精度，另外對于過程控制和檢測需求，A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器必須有足夠的轉(zhuǎn)換速度。故轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度是A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器的主要性能指標。3、概念及分類（1）D/A轉(zhuǎn)換器：

目前常用的D/A轉(zhuǎn)換器有權(quán)電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器、倒梯形電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器、權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器、權(quán)電容型D/A轉(zhuǎn)換器以及開關(guān)樹型D/A轉(zhuǎn)換器等幾種類型。

將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號的過程稱為數(shù)/模轉(zhuǎn)換（DigitaltoAnalog），實現(xiàn)的電路稱為D/A轉(zhuǎn)換器，簡寫成DAC（Digital－AnalogConverter）。第五頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日2.A/D轉(zhuǎn)換器：A/D轉(zhuǎn)換器的類型可分成直接A/D轉(zhuǎn)換器和間接A/D轉(zhuǎn)換器。在直接A/D轉(zhuǎn)換器中，輸入的模擬電壓信號直接被轉(zhuǎn)換成相應的數(shù)字信號；而在間接A/D轉(zhuǎn)換器中，輸入的模擬信號首先被轉(zhuǎn)換成某種中間變量（如時間、頻率等），然后再將這個中間量轉(zhuǎn)換成輸出的數(shù)字量。

將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的過程稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換（AnalogtoDigital），實現(xiàn)的電路稱為A/D轉(zhuǎn)換器，簡寫為ADC（Analog－DigitalConverter）。注：根據(jù)數(shù)字量的輸入輸出方式可以將D/A轉(zhuǎn)換器分成并行輸入和串行輸入兩種類型，將A/D轉(zhuǎn)換器分成并行輸出和串行輸出兩種類型。由于D/A轉(zhuǎn)換器電路的工作原理較A/D轉(zhuǎn)換器簡單，且是A/D轉(zhuǎn)換器電路的組成部分，故先介紹D/A轉(zhuǎn)換器。第六頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日11.2D/A轉(zhuǎn)換器

數(shù)字量是用代碼按位數(shù)組合起來表示的，對于有權(quán)碼，每位代碼都有一定的權(quán)。為了將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，必須將每一位的代碼按其權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成相應的模擬量，然后相加，即可得與數(shù)字量成正比的總模擬量，從而實現(xiàn)數(shù)字－模擬的轉(zhuǎn)換。D111101…D/AA(電壓或電流)

？D/A轉(zhuǎn)換器的目的為：第七頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日圖11.2.1為n位D/A轉(zhuǎn)換器的原理框圖D/A轉(zhuǎn)換器是由數(shù)碼寄存器、模擬電子開關(guān)電路、解碼電路、求和電路及基準電壓及部分組成。

數(shù)字量是以串行或并行方式輸入并存儲在數(shù)碼寄存器中，寄存器輸出的每位數(shù)碼驅(qū)動對應數(shù)位上的電子開關(guān)將電阻解碼網(wǎng)絡中獲得的相應數(shù)位權(quán)值送入求和電路中，求和電路將各位權(quán)值相加就得到與數(shù)字量相應的模擬量，這就是D/A轉(zhuǎn)換器的原理。第八頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日*按解碼網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)不同把D/A分為：

如權(quán)電阻網(wǎng)絡型、倒梯形電阻網(wǎng)絡型、權(quán)電流型、權(quán)電容型以及開關(guān)樹型。*按模擬開關(guān)電路的不同把D/A分為：CMOS開關(guān)型和雙極型開關(guān)型，其中雙極型開關(guān)D/A轉(zhuǎn)換器又分為電流開關(guān)型和ECL電流開關(guān)型。其中CMOS型功耗低，但速度慢。雙極型的轉(zhuǎn)換速度快。第九頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日一個多位二進制數(shù)可表示為其中：2n-1、2n－2．．．21、20稱為最高位（MostSignificantBit，簡稱MSB）到最低位（LeastSignificantBit，簡稱LSB）的權(quán)。11.2.1權(quán)電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器第十頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

圖11.2.2是4位權(quán)電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器的原理圖，它是由權(quán)電阻網(wǎng)絡、4個電子模擬開關(guān)和1個求和放大器組成。1.組成：圖11.2.2第十一頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日（1）S3~S0:為電子開關(guān)，其狀態(tài)受輸入數(shù)碼d3~d0的取值控制。當di＝1時開關(guān)接到參考電壓VREF上，有支路電流Ii流向求和放大器；當di＝0時開關(guān)接地，支路電流Ii為零。圖11.2.2第十二頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日（2）求和放大器A：為一個接成負反饋的理想運算放大器。即：AV＝∞，iI＝0，Ro＝0。由于負反饋，存在虛短和虛斷，即V－≈V＋＝0，iI＝0。（3）VREF：基準電壓圖11.2.2第十三頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日2.輸出電壓的計算：由于V－≈V＋＝0，故各電流為輸出電壓為圖11.2.2第十四頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日取RF＝R/2，則輸出電壓為圖11.2.2第十五頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日上式標明，輸出的模擬電壓與輸入的數(shù)字量Dn成正比。注：1.若VREF取正值，則輸出電壓為負值。若想輸出電壓為正值，可以將VREF取負值。2.此電路的優(yōu)點是電路結(jié)構(gòu)簡單，所用的電阻元件少。缺點是各個電阻的阻值相差較大，輸入數(shù)字量的位數(shù)越多，差別就越大，故很難保證電阻的精確度。第十六頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日其輸出電壓為

為了克服這個缺點，在輸入數(shù)字量較多時可采用圖11.2.3所示的電路。第十七頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日11.2.2倒T形電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器

為了克服權(quán)電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器電阻阻值相差太大的缺點，改進電路為倒T型電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器，如圖11.2.4所示。圖11.2.4第十八頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

根據(jù)“虛短”“虛地”，有V－≈V＋，無論開關(guān)打在哪一面，流過每個支路的電流始終不變。故可等效成圖11.2.5所示電路。RRRR圖11.2.5第十九頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日則總的電流為RRRR圖11.2.5第二十頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日由于故輸出電壓為第二十一頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

對于n位輸入的倒T形電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器，在求和放大器的反饋電阻為R時，其輸出的模擬電壓為上式說明輸出的模擬電壓與輸入的數(shù)字量成正比，其其輸出公式與權(quán)電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器相同。第二十二頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日圖11.2.6為采用倒T型電阻網(wǎng)絡的單片集成D/A轉(zhuǎn)換器CB7520(AD7520)的電路。圖11.2.6其輸入為10位二進制數(shù)，采用CMOS電路構(gòu)成的模擬開關(guān)。第二十三頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日輸出電壓為圖11.2.6第二十四頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日注：在使用CB7520時需要外接運算放大器，反饋電阻可以采用內(nèi)部的電阻R，也可以外接反饋電阻接到Iout1和vo之間。外接參考電壓VREF必須有足夠的精度，才能確保應有的轉(zhuǎn)換精度。圖11.2.6第二十五頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日CB7520(AD7520)的應用：CB7520(AD7520)可用作單極性電壓輸出，其連接電路如圖11.2.7所示。第二十六頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日其中反相輸入的電壓輸出為第二十七頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日同相輸入的電壓輸出為：第二十八頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

對應的輸出輸入的關(guān)系如表11-1所示（反相）（RW1=0）第二十九頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日注：①在圖11.2.7電路中，RW1可調(diào)節(jié)反饋電阻的阻值，使得運算放大器的放大比例系數(shù)增加，從而達到提高滿量程輸出電壓的目的；第三十頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日②RW2起到減小滿量程的目的，因為它是和內(nèi)部電阻網(wǎng)絡的等效電阻串聯(lián)，從而改變電流I；第三十一頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日③RW3是運算放大器的調(diào)零電阻。第三十二頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日11.2.3權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器（自學）

在前面介紹的權(quán)電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器和倒T形電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器中，都沒有考慮開關(guān)的導通電阻和導通壓降，而是當成理想開關(guān)處理，這無疑會引起轉(zhuǎn)換誤差，影響轉(zhuǎn)換精度。

解決這個問題采用的一種方法是利用一組恒流源構(gòu)成“權(quán)”，其原理電路如圖11.2.8所示。

由于采用恒流源，每個支路電流的大小不再受開關(guān)內(nèi)阻合壓降的影響，故而降低了對開關(guān)電路的要求。第三十三頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日圖11.2.9是常采用的恒流源電路。其電流為：

當輸入的數(shù)字量為1時，相應的開關(guān)將恒流源接到運算放大器的輸入端；當輸入的數(shù)字量為0時，相應的開關(guān)將恒流源接地第三十四頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日由圖11.2.8可得第三十五頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日圖11.2.10為權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器的原理電路此電路中利用倒T形電阻網(wǎng)絡，目的是為了減少電阻的種類。第三十六頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日其中：

(1)各個管子的基極接到一起，若各管的VBE相同，則各發(fā)射極處于相同的電位，各支路電流的計算和倒T形電阻網(wǎng)絡一樣，即流過每個電阻的電流依次減少1/2。為了保證發(fā)射結(jié)壓降相等，發(fā)射極電流較大的管子增加了發(fā)射結(jié)的面積。第三十七頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日(2)恒流源IBO用來給各管提供必須的偏置電流(3)運算放大器A1、三極管TR、電阻RR、R構(gòu)成基準電流發(fā)生電路。其基準電流為第三十八頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日則輸出電壓為第三十九頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

采用權(quán)電流型單片集成D/A轉(zhuǎn)換器有DAC0806、DAC0807、DAC0808等，它們都采用雙極型三極管，工作速度較高。*DAC0808為8位D/A轉(zhuǎn)換器，其典型應用電路如圖11.2.11所示。其中d0~d8為8位數(shù)字量輸入端，Io是求和電流輸出端。第四十頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日VR＋、VR－接基準電流發(fā)生電路中運算放大器的反相輸入端和同相輸入端。COMP供外接補償電容的，VCC和VEE為正負電源輸入端。*11.2.5權(quán)電容網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器（自學）*11.2.4開關(guān)樹型D/A轉(zhuǎn)換器（自學）第四十一頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日11.2.6具有雙極性輸出的D/A轉(zhuǎn)換器

由于D/A轉(zhuǎn)換器中數(shù)字量有正負之分，此時要求輸出電壓也應有正負，這就要求D/A轉(zhuǎn)換器工作于雙極性方式。

由于二進制算術(shù)運算中通常都把帶符號的數(shù)值用補碼的形式表示，故希望D/A轉(zhuǎn)換器能夠把以補碼形式輸入的正、負數(shù)分別轉(zhuǎn)換成正負極性輸出的模擬電壓。為了簡單起見，下面以3位補碼的情況為例，說明如何實現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換器的雙極性工作方式。第四十二頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

表11-2是3位二進制數(shù)從＋3V到－4V的補碼表示形式及希望得到的模擬電壓輸出。輸入為3位二進制補碼。最高位為符號位，正數(shù)為0，負數(shù)為1

此表數(shù)值若用普通的3位倒梯形電阻網(wǎng)絡的D/A轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)，其電路如圖11.2.12所示。第四十三頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日其輸出電壓為

則對應表11－2的數(shù)字量輸出為第四十四頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

對照表11-2，若把上表的正常輸出電壓偏移－4V,則可得到表11-2的正負電壓輸出。第四十五頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

為了得到表11-3中在輸入代碼為100時，輸出電壓為0V，此時電路如圖11.2.13所示圖11.2.13則應在d2d1d0＝100時

，其第四十六頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

另外對照表11-2和11-3可知兩個最高位（符號位）為取反的形式，故將最高位取反后加到普通D/A轉(zhuǎn)換器上即可得到雙極型輸出，如圖11.2.13所示。第四十七頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日圖11.2.13第四十八頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

如CB7520接成雙極性輸出的電路如圖11.2.15所示。一般地構(gòu)成雙極性輸出的D/A轉(zhuǎn)換器的方法：只要在求和放大器的輸入端接入一個偏移電流，使輸入最高位為1,而其他各位輸入為0時的輸出vo=0。同時將輸入的符號位（最高位）反相后接到一般的D/A轉(zhuǎn)換器地輸入，就得到了雙極性輸出的D/A轉(zhuǎn)換器。第四十九頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日11.2.7D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換速度一、D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度

在D/A轉(zhuǎn)換器中，通常用分辨率和轉(zhuǎn)換誤差來描述轉(zhuǎn)換精度。

分辨率用于表示D/A轉(zhuǎn)換器對輸入微小量變化敏感程度的，定義為D/A轉(zhuǎn)換器模擬輸出電壓可能分成的等級數(shù)，從00…00到11…11全部2n個不同的狀態(tài)，給出2n個不同的輸出電壓，位數(shù)越多，等級越多，意味著分辨率越高。所以在實際應用中，往往用輸入數(shù)字量的位數(shù)表示D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率。1.分辨率：（理論精度）第五十頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

另外也用D/A轉(zhuǎn)換器能夠分辨出的最小電壓與最大電壓之比表示分辨率，即如10位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為2.轉(zhuǎn)換誤差（實際精度）:

由于D/A轉(zhuǎn)換器的各個環(huán)節(jié)在參數(shù)及性能上和理論值存在著差異，如基準電壓不夠穩(wěn)定、運算放大器的零點漂移、模擬開關(guān)的導通內(nèi)阻和導通壓降、電阻網(wǎng)絡中電阻阻值的偏差以及三極管特性不一致等等因素，都會使得實際精度與轉(zhuǎn)換誤差有關(guān)系。第五十一頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

轉(zhuǎn)換誤差是表示由各種因素引起誤差的一個綜合性的指標，它表示實際的D/A轉(zhuǎn)換器特性和理論轉(zhuǎn)換特性之間的最大偏差，如圖11.2.16所示圖11.2.16*轉(zhuǎn)換誤差一般用最低有效位的倍數(shù)表示，如1LSB，即為輸出的模擬電壓和理論值之間的絕對誤差小于等于輸入為00…01時的輸出電壓。有時也用絕對誤差與輸出電壓滿刻度的百分數(shù)來表示第五十二頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日3、轉(zhuǎn)換誤差分析:

轉(zhuǎn)換誤差包括比例系數(shù)誤差、失調(diào)誤差和非線性誤差等。由不同因素引起的轉(zhuǎn)換誤差各有不同的特點。下面以4位倒T形電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器來介紹各種因素引起誤差的情況。a.比例系數(shù)誤差：

當基準電壓VREF偏離標準值△VREF時，會在輸出端產(chǎn)生誤差電壓△v01

。由△VREF引起的轉(zhuǎn)換誤差，叫做比例系數(shù)誤差。由于4位倒T形電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器的輸出電壓為:第五十三頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日則由△VREF產(chǎn)生的誤差為上式標明，由VREF引起的誤差和輸入數(shù)字量的大小成正比的，故稱為比例系數(shù)誤差。

圖11.2.17中的虛線為在一定的△VREF時，vo偏離理論值的情況，△vo1即為比例系數(shù)誤差。圖11.2.17第五十四頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日b.失調(diào)誤差（漂移誤差或平移誤差）

由于運算放大器的零點漂移所造成的誤差，其誤差電壓△vo2的大小與輸入的數(shù)字量無關(guān)，輸出電壓特性曲線將發(fā)生平移。如圖11.2.18所示，△vo2即為失調(diào)誤差。圖11.2.18第五十五頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

由于模擬開關(guān)的導通電阻和導通壓降都不能為零，故而它們的存在肯定會引起輸出產(chǎn)生誤差電壓△vo3

。由于每個開關(guān)的導通電阻不一定相等，接地時和接VREF的壓降也不一定相同，故△vo3即不是常數(shù)，也不和輸入數(shù)字量成正比,這種誤差就是非線性誤差，它沒有一定的規(guī)律。另外還有電阻網(wǎng)絡的電阻阻值得偏差，也會產(chǎn)生非線性誤差△vo4

，如圖11.2.19所示。圖11.2.19c.非線性誤差第五十六頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日故為了獲得高精度的D/A轉(zhuǎn)換器，不僅要有高的分辨率，還要選用高穩(wěn)定度的參考電壓VREF和低漂移地運算放大器與之配合，才可能獲得較高的轉(zhuǎn)換精度。注：目前常用的有兩類D/A轉(zhuǎn)換器：一類只包含電阻網(wǎng)絡（或恒流源電路）和模擬開關(guān)；另一類除此之外還包含運算放大器及參考電源發(fā)生電路。對于第一類必須外接參考電壓和運算放大器，應該注意合理確定參考電壓源穩(wěn)定度和運算放大器的零點漂移的要求。二、D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度

當D/A轉(zhuǎn)換器輸入的數(shù)字量發(fā)生變化時，輸出的模擬量并不能立即達到所對應的輸出電壓，它需要一段建立時間。通常用建立時間tset來定量描述D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度。第五十七頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日建立時間tset：從輸入的數(shù)字量發(fā)生突變開始，直到輸出電壓進入與穩(wěn)態(tài)值相差±1LSB/2范圍以內(nèi)所用的時間。如圖11.2.20所示。注意：由于數(shù)字量的變化越大，建立的時間就越長，故一般產(chǎn)品給出的是輸入從全0跳變到全1(或反之）時的建立時間。第五十八頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日*在外加運算放大器的D/A轉(zhuǎn)換器中，由于運算放大器的轉(zhuǎn)換速度會影響D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率，故應選用轉(zhuǎn)換速率高的運算放大器，以縮短運算放大器的建立時間。目前在不包含運算放大器的D/A轉(zhuǎn)換器中，tset最小為0.1μs以內(nèi)；在包含運算放大器的集成D/A轉(zhuǎn)換器中，tset最小為1.5μs以內(nèi)。第五十九頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日例11.2.1在10位倒T形電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器CB7520中，外接參考電壓VREF＝10V，為保證VREF偏離標準值所引起的誤差小于（1/2）LSB，試計算VREF的相對穩(wěn)定度應取多少？（自學）解：a.計算1LSB/2所對應的輸出電壓：當LSB＝1,其余為0時，輸出電壓為n位倒T形電阻網(wǎng)絡的輸出電壓為最低位第六十頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日故（1/2）LSB的輸出電壓絕對值為對于CB7520b.計算由于VREF的變化△VREF所引起的輸出電壓的變化△vo

在n位D/A轉(zhuǎn)換器中，△VREF引起的輸出電壓的變化為：第六十一頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日則當輸入的數(shù)字量全為1時，誤差最大，但應小于等于1LSB/2，故對于CB7520則有則參考電壓的相對穩(wěn)定度為第六十二頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日而允許參考電壓的變化量僅為注：上面計算為輸入、輸出處于穩(wěn)態(tài)下得出的，輸入靜態(tài)誤差。在動態(tài)時，還有附加的動態(tài)轉(zhuǎn)換誤差。第六十三頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日例11.2.2某一測量儀器中有一個D/A轉(zhuǎn)換器，若要求該D/A轉(zhuǎn)換器的精度小于0.05%，試問應選多少位的D/A轉(zhuǎn)換器？（自學）解：若要求D/A轉(zhuǎn)換器的精度小于0.05%，也是要求D/A轉(zhuǎn)換器的實際輸出值和理論值之間的誤差（絕對誤差），一般應低于1LSB/2，即兩邊同除輸入為全為1時的最大電壓得：即第六十四頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日由于10位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率也可表示為故由于10位D/A轉(zhuǎn)換器分辨率為故應取十位或十位以上的D/A轉(zhuǎn)換器。第六十五頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

由于輸入的模擬信號在時間上是連續(xù)的，輸出的數(shù)字信號在時間和幅值都是是離散的，因此轉(zhuǎn)換時一般要經(jīng)過取樣、保持、量化和編碼四個過程。實際中有時取樣和保持、量化和編碼會同時實現(xiàn)。11.3A/D轉(zhuǎn)換器11.3.1A/D轉(zhuǎn)換的基本原理D111101…A/DA(電壓或電流)？A/D轉(zhuǎn)換器是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量其原理框圖如下：第六十六頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

所以A/D轉(zhuǎn)換過程是首先對輸入模擬電壓信號進行取樣，然后保持并將取樣電壓量化為數(shù)字量，并按一定的編碼形式給出轉(zhuǎn)換結(jié)果。一、取樣定理：

取樣是將隨時間連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為時間離散的模擬量。

圖11.3.1為對某個輸入信號進行采樣的波形。其中vs為取樣信號，vI

表示輸入的模擬信號。圖11.3.1第六十七頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

為了使得取樣信號能逼近輸入模擬信號，則取樣信號應該有足夠高的頻率。為了保證取樣信號將被取樣信號恢復，其頻率關(guān)系必須滿足取樣定理。取樣定理為：

若fs為取樣信號的頻率，fi（max）為輸入模擬信號的最高頻率分量的頻率，則它們必須滿足一般取注：在取樣電路每次取得的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號時都需要一定的時間,而且為了給后續(xù)的量化編碼提供一個穩(wěn)定值，則每次取得的模擬信號必須通過保持電路保持一段時間。一般取樣和保持過程往往是通過取樣－保持電路同時完成的。第六十八頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日二、量化和編碼：1.量化

數(shù)字量不僅時間上是離散的，而且數(shù)值上也是離散的，所以任何一個數(shù)字量的大小只能是某個規(guī)定的最小數(shù)量單位的整數(shù)倍。將采樣電壓表示為最小數(shù)量單位（Δ）的整數(shù)倍，稱為量化。所取得最小數(shù)量單位叫做量化單位，用△表示，它是數(shù)字信號最低位（LSB）為1,其它位為0時所對應的模擬量，即1LSB。如圖11.2.3所示第六十九頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

將量化的結(jié)果用代碼（可以是二進制，也可以是其他進制）表示出來，這個過程稱為編碼，這些代碼也是A/D轉(zhuǎn)換器的輸出數(shù)字量。3.量化誤差：

由于模擬電壓是連續(xù)的，那么不可能所有的電壓都能被量化單位△整除，所以量化過程不可避免地會引入誤差，這種誤差就叫做量化誤差。量化誤差屬于原理性誤差，無法消除。A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，各離散電平之間的差值就越小，量化誤差也越小。2.編碼：第七十頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日4.量化方式：a.只舍不入量化方式

以3位A/D轉(zhuǎn)換器為例，如圖11.3.2（a）所示。設輸入電壓vI為0~1V，取量化單位△＝1/8V，量化中把不足量化單位部分舍棄，如0~1/8V都當成0V處理，用000表示；在1/8~2/8V都當成1△處理，即當成1/8V處理，用001表示，依此類推，，其最大量化誤差為△。第七十一頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日注：由于后者的量化誤差比前者小，所以大多數(shù)A/D轉(zhuǎn)換器采用四舍五入的量化方式。

取量化單位為△＝2/15V，如圖11.3.2(b）所示，量化中將不足半個量化單位部分舍去，對于等于或大于半個量化單位的部分按一個量化單位處理。如0~1/15V當0V處理，用000表示；在1/15～3/15V當成1△處理，即2/15V，用001表示，依此類推，其最大量化誤差為1/2△。b.四舍五入量化方式當輸入的模擬電壓為正負范圍內(nèi)變化時，一般采用二進制補碼的形式編碼。第七十二頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日11.3.2取樣－保持電路取樣－保持電路的原理圖及輸出波形如圖11.3.3所示1.原理電路：圖11.3.3

該電路是由放大器A、保持電容CH和開關(guān)驅(qū)動電路組成。其中vI為輸入的模擬電壓，vL為取樣控制信號,T為N溝道增強型MOS管，做為模擬開關(guān)，第七十三頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日2.工作原理：圖11.3.3a.當取樣控制電壓vL為高電平時，NMOS管導通，輸入電壓vI通過R1和T給電容CH充電。若取R1＝RF，并設運放為理想的，則vo＝vc＝－vIb.當取樣電壓vL為低電平時，NMOS管截止，CH上的電壓在這段時間內(nèi)基本不變，則輸出電壓也不變，取樣結(jié)果被保存下來，即vo＝vc＝－vI。CH漏電越小，運放的輸入阻抗越高，則保持的時間也越長。第七十四頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日注：圖11.3.4的電路由于充電時通過R1和T，它們將影響取樣速度。而若減小R1則會降低電路的輸入電阻。采取得措施是在電路的輸入端增加一級隔離放大器。3.單片集成取樣－保持電路LF398圖11.3.3

圖11.3.5（a）是LF398的電路結(jié)構(gòu)圖，圖11.3.5（b）是其典型接法。其中：*A1、A2是兩個運算放大器，S是模擬開關(guān)，L是控制開關(guān)S的邏輯單元第七十五頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日圖11.3.5**vL和VREF是邏輯單元的兩個輸入電壓信號。當vL>VREF＋VTH時，S接通；當vL<VREF＋VTH時，S斷開，其中VTH為邏輯單元的閾值電壓，約為1.4V第七十六頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日圖11.3.5***D1和D2構(gòu)成保護電路，當保持時總有一個二極管是導通的，保護開關(guān)電路不受過高的電壓；當取樣時，兩個二極管都截止，保護電路不起作用，VOS是失調(diào)電壓輸入端，此段可以通過外接電阻調(diào)整輸出電壓的零點，使得vI=0時,vo=0。第七十七頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日11.3.3并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器

并聯(lián)比較型屬于直接A/D轉(zhuǎn)換器，它把輸入的模擬電壓直接轉(zhuǎn)換為輸出的數(shù)字量，而不需要經(jīng)過中間量。直接A/D轉(zhuǎn)換器還有反饋比較型。圖11.3.6為并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)圖.1.組成：

并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器是由電壓比較器、寄存器和代碼轉(zhuǎn)換電路三部分組成。圖11.3.6第七十八頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日其中：輸入vI為0~VREF間的模擬電壓，輸出為3位二進制代碼d2d1d0。此A/D轉(zhuǎn)換器不包括取樣－保持電路，即假定輸入的模擬電壓vI為取樣－保持電路的輸出電壓。圖11.3.6第七十九頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日其比較器中量化電平的劃分如圖11.3.7所示。2.量化方式：取量化單位為第八十頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日3、工作原理：

由圖11.3.7表可寫出輸出端的邏輯式為：

由上述邏輯式畫出圖11.3.8所示第八十一頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日則比較器輸出均為低電平，當CLK上升沿到來后，所有的觸發(fā)器狀態(tài)置成0，即d2d1

d0＝000當：圖11.3.6第八十二頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日則比較器C1輸出為高電平，其他為低電平。當CLK上升沿到來后，觸發(fā)器的狀態(tài)置成0000001，則d2d1

d0＝001，依此類推。當：圖11.3.6第八十三頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日1.并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點是轉(zhuǎn)換速度快，轉(zhuǎn)換時間可達50ns以下。另外此電路可不用取樣－保持電路，因為比較器和寄存器有這樣的功能。特點：2.并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器的缺點是需要較多的電壓比較器和觸發(fā)器,n位需要2n-1比較器3.并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度主要取決于量化電平的劃分，劃分越細，精度越高，但所用的比較器和觸發(fā)器的數(shù)目越多。另外轉(zhuǎn)換精度與參考電壓、電阻及運放也有關(guān)。第八十四頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日原理：取一個數(shù)字量加到D/A轉(zhuǎn)換器上，則可得到一個對應的輸出模擬電壓。將這個模擬電壓和輸入的模擬電壓信號相比較。如果兩者不相等，則調(diào)整所取得數(shù)字量，直到兩個模擬電壓相等為止，最后所取得數(shù)字量即為所求的轉(zhuǎn)換結(jié)果。

在反饋比較型A/D轉(zhuǎn)換器中經(jīng)常采用的有計數(shù)型和逐次漸進型兩種。11.3.4反饋比較型A/D轉(zhuǎn)換器1.計數(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器圖11.3.8為計數(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器的原理框圖圖11.3.8第八十五頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日由框圖可知，計數(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器它是由比較器C、D/A轉(zhuǎn)換器、計數(shù)器、脈沖源、控制門G以及輸出寄存器等幾部分構(gòu)成。圖11.3.8第八十六頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

取一個數(shù)字量“D”加到DAC上，得到模擬輸出電壓vo，將該值與輸入電壓vI比較，如兩者不等，則調(diào)整D的大小，到相等為止，則D為所求值工作原理：圖11.3.8第八十七頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日a.將計數(shù)器清零，且vL＝0。此時門G被封鎖，計數(shù)器不工作，計數(shù)器輸出為0，則vo＝0；如果vI>0，則vI>vo

，比較器的輸出電壓vB＝1；圖11.3.8工作過程如下：第八十八頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日b.當vL為高電平時，開始進行轉(zhuǎn)換，脈沖源發(fā)出的脈沖經(jīng)過門G加到計數(shù)器時鐘脈沖輸入端CLK，計數(shù)器開始加法計數(shù)。隨著計數(shù)的進行，D/A轉(zhuǎn)換器的輸出電壓不斷增加。圖11.3.8c.當增加到vI＝vo時，比較器輸出vB變成低電平，并將門G封鎖，計數(shù)器停止計數(shù)，此時計數(shù)器的狀態(tài)就是所求的輸出數(shù)字信號。第八十九頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日注：a.由于轉(zhuǎn)換過程中計數(shù)器的數(shù)字不斷變化，所以不能將計數(shù)器的狀態(tài)做為輸出的數(shù)字信號，而是在輸出端設置可輸出寄存器，并在vL的下降沿的控制下，寄存器的狀態(tài)為最終的輸出數(shù)字信號。圖11.3.8b.此方案的缺點是轉(zhuǎn)換時間長。當輸出為n位二進制數(shù)碼時，最長的轉(zhuǎn)換時間是2n－1倍的時鐘脈沖信號周期。由于此電路結(jié)構(gòu)簡單，常用在對轉(zhuǎn)換速度要求不高的場合。第九十頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日2.逐次漸近型A/D轉(zhuǎn)換器

為了提高轉(zhuǎn)換速度，在計數(shù)型A/D轉(zhuǎn)換器的基礎上，產(chǎn)生逐次漸近型A/D轉(zhuǎn)換器。雖然也是反饋比較型A/D轉(zhuǎn)換器，但D/A轉(zhuǎn)換器的數(shù)字量的給出方式不同。工作原理：

逐次漸近就如稱重物，如13g的重物，有砝碼8g、4g、2g、1g。比較過程如表11.3.1所示第九十一頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日圖11.3.9逐次漸近型A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理框圖如圖11.3.9所示。它由比較器C、D/A轉(zhuǎn)換器、寄存器、時鐘脈沖源和控制邏輯等。工作原理：a.逐次漸近寄存器清零；b.先設寄存器狀態(tài)為最高位為1,其他位為0（如4位A/D轉(zhuǎn)換器為1000），經(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換器后，送到比較器比較。組成:第九十二頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日若vo>vI

，則去掉這個1;若vo<vI

，則保留這個1.然后再將次高位設置成1,再進行比較，逐位比較下去，直到最低位為止。這是寄存器所存的數(shù)碼即為輸出的數(shù)字量。圖11.3.9特點：電路不太復雜，速度較快第九十三頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日其組成為：*由FF1~FF55個觸發(fā)器構(gòu)成順序脈沖發(fā)生器，各觸發(fā)器的輸出波形，如圖11.3.11所示。圖11.3.10為3位逐次漸近型A/D轉(zhuǎn)換器的電路原理圖。圖11.3.10第九十四頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日*由FFA～FFC構(gòu)成3位數(shù)碼寄存器，其輸出為三位二進制數(shù)d2d1d0.*G1~G9組成控制邏輯電路。圖11.3.10*運算放大器構(gòu)成比較器，用它比較輸入電壓vI和vo的大小。第九十五頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

若設D/A轉(zhuǎn)換器的參看電壓VREF＝8V，輸入的模擬電壓為vI＝5.86V,則轉(zhuǎn)換過程如下：(1)開始前將FFA~FFB置零，同時將環(huán)形計數(shù)器FF1~FF5置成Q1～Q5=10000。圖11.3.10第九十六頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日(2)當vL為高電平時，轉(zhuǎn)換開始。當?shù)?個脈沖到達后，此時QAQBQC＝100

，若D/A轉(zhuǎn)換器為T形電阻網(wǎng)絡型，則，輸出電壓（不包含求和放大器）為圖11.3.10由于vo<vI，則比較器輸出為0,同時Q1～Q5=01000。第九十七頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日(3)當?shù)?個脈沖上升沿來時，QAQBQC＝110

。此時:圖11.3.10故比較器輸出為1，同時Q1～Q5=00100第九十八頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日(4)當?shù)?個脈沖上升沿來時，QAQBQC＝101。此時圖11.3.10故比較器輸出為0，同時Q1～Q5=00010第九十九頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日(5)當?shù)?個脈沖上升沿來時，QAQBQC＝101。此時Q1～Q5=00001,若取數(shù)據(jù)則可并行輸出。圖11.3.10(6)第5個脈沖來后，Q1～Q5=10000，返回初態(tài)，同時門G6~G8被封鎖，轉(zhuǎn)換輸出信號消失。第一百頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日注：a.為了減小量化誤差，使D/A轉(zhuǎn)換器輸出產(chǎn)生－△/2的偏移量；b.轉(zhuǎn)換時間比計數(shù)器型的要少(n+2個脈沖），轉(zhuǎn)換速度高，當然比并聯(lián)型的要低，但電路要簡單的多；轉(zhuǎn)換過程示意圖如11.3.11所示.圖11.3.10c.位數(shù)越高，轉(zhuǎn)化精度越高。此種類型的A/D轉(zhuǎn)換器是最常用的一種。第一百零一頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日11.3.5雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器（自學）

雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器屬于間接A/D轉(zhuǎn)換器，雙積分型簡稱為V－T變換型，它首先把輸入的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成與之成正比的時間寬度信號，然后在這個時間寬度里對固定頻率的時鐘脈沖計數(shù)，計數(shù)的結(jié)果就是正比于輸入模擬電壓的數(shù)字信號。最常用的間接A/D轉(zhuǎn)換器還有電壓－頻率變換型（簡稱V－F變換型）兩類。V－F變換型A/D轉(zhuǎn)換器首先是把輸入的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成與之成正比的頻率信號，然后在一個固定的時間間隔里對得到的頻率信號計數(shù)，計數(shù)的結(jié)果就是正比于輸入模擬電壓的數(shù)字信號。第一百零二頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日圖11.3.12是雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的原理性框圖。它包含積分器、比較器、計數(shù)器、邏輯控制和時鐘信號源幾部分。圖11.3.12a.組成：b.工作過程：

轉(zhuǎn)換開始前（轉(zhuǎn)換控制信號vL＝0）先將計數(shù)器清零，并接通開關(guān)So，使電容完全放電。第一百零三頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日當vL＝1轉(zhuǎn)換開始（S0斷開），其步驟如下：（1）使開關(guān)S1合到輸入信號vI

一側(cè):積分器對vI在固定時間T1進行積分，其輸出電壓為：圖11.3.12第一百零四頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日上式說明，在固定時間T1的條件下，積分器的輸出電壓vo與輸入電壓vI

成正比。（2）開關(guān)S1打在－VREF一側(cè):此時積分器反向積分圖11.3.12第一百零五頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日若設積分器輸出電壓到零時所需時間為T2，則即由此可見，T2與輸入信號vI成正比。圖11.3.12第一百零六頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日圖11.3.13

其電壓輸出波形如圖11.3.13所示。

若計數(shù)器在時間T2內(nèi)對固定頻率fC（fC＝1/TC）的時鐘脈沖進行計數(shù)，則計數(shù)結(jié)果也一定與vI

成正比。即設T1=NTC，則上式可變成第一百零七頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

對于雙積分過程的控制，可由圖11.3.14所示的邏輯電路來完成。圖11.3.14第一百零八頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日此電路是由n位計數(shù)器（異步）、附加觸發(fā)器FFA、模擬開關(guān)So和S1的驅(qū)動電路L0、L1、控制門G組成?？刂七^程為：a.轉(zhuǎn)換開始前：轉(zhuǎn)換控制信號vL＝0，門G輸出為1,各觸發(fā)器被置零，同時，S0被關(guān)閉，C完全放電。圖11.3.14第一百零九頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日b.轉(zhuǎn)換開始：轉(zhuǎn)換控制信號vL＝1，S0斷開，S1接到輸入信號vI一側(cè)，積分器開始對輸入電壓vI進行積分。由于積分器A輸出為負電壓，故比較器C輸出為高電平，門G打開，計數(shù)器對vG

端的脈沖計數(shù)。第一百一十頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日c.當計數(shù)器計滿2n個脈沖（T1時間）后，自動返回全0狀態(tài)，同時給FFA一個進位信號，使FFA置1。L1動作使得S1打在VREF一側(cè)，開始反向積分。當積分器的輸出到0時，比較器輸出為低電平，將門G封鎖，一次轉(zhuǎn)換結(jié)束。第一百一十一頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日由于T1=2nTC（TC為時鐘脈沖的周期），即N＝2n，故輸出的數(shù)字量為：圖11.3.13第一百一十二頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日例11.3.1在雙積分A/D電路中，設基準電壓VREF＝－10V，計數(shù)器的位數(shù)為n＝10，計數(shù)脈沖的頻率為10kHz則完成一次轉(zhuǎn)換最長需要多長時間？若輸入的模擬電壓vI＝5V，試求轉(zhuǎn)換時間和輸出的數(shù)字量各為多少？解：（1）由輸出波形可知，完成一次的時間為T＝T1＋T2，當T1＝

T2時，完成的一次轉(zhuǎn)換的時間最長，故第一百一十三頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日（2）若輸入的模擬電壓vI＝5V，所用的轉(zhuǎn)換時間輸出的數(shù)字量為第一百一十四頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日*雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點：a.工作性能穩(wěn)定。由于積分時間和參數(shù)RC無關(guān)，且T1=NTC，最后轉(zhuǎn)換結(jié)果與時鐘周期無關(guān)，故可以用精度比較低的元器件獲得較高精度的雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器。b.抗干擾能力強。由于雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器在時間T1內(nèi)采的是輸入電壓的平均值，故對平均值為零的工頻或工頻的倍頻具有很強的抗干擾能力。*雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的缺點：工作速度低。對于前述的雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器來說，每完成一次轉(zhuǎn)換所需時間應在2T1以上，記不應低于2n+1TC。若加上轉(zhuǎn)換前的準備時間，則完成一次轉(zhuǎn)換所需時間更長一些。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度一般都在每秒幾十次以內(nèi)第一百一十五頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日*雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度要受計數(shù)器的位數(shù)、比較器的靈敏度、運算放大器和比較器的零點漂移、積分器的漏電、時鐘頻率的瞬時波動等多種因素的影響。*故為了提高精度采取得措施除了增加計數(shù)器的位數(shù)外，還要抑制比較器和積分器的零點漂移。實際電路中都增加了零點漂移的自動補償電路。另外為了防止時鐘在轉(zhuǎn)換過程中發(fā)生波動，可以使用石英晶體振蕩器。*單片集成的雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器有ADC－EK8B（8位，二進制）、ADC－EK10B（10位，二進制）、MC14433(位，BCD碼）等。還有可以直接驅(qū)動LCD和LED數(shù)碼管的CB7106/7126、CB7107/7127。第一百一十六頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日11.3.6V－F變換型A/D轉(zhuǎn)換器V-F變換型A/D轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)框圖如圖11.3.14所示圖11.3.141.組成：V－F變換型A/D轉(zhuǎn)換器是由V－F變換器（也稱壓控振蕩器，簡稱為VCO）、計數(shù)器及其時鐘信號控制閘門、寄存器、單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器等組成第一百一十七頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日2.工作原理：

當vG變成高電平后，V－F變換器輸出的脈沖通過門G加到計數(shù)器的技術(shù)脈沖上。由于V－F變換器輸出頻率fout與輸入電壓vI成正比，故在每個固定脈寬TG時間內(nèi)記錄的脈沖數(shù)目也與輸入的電壓vI成正比。圖11.3.14第一百一十八頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日

為了防止轉(zhuǎn)換過程中輸出的數(shù)字跳動，則在轉(zhuǎn)換過程結(jié)束時，由vG的下降沿控制將輸出的數(shù)字量存入寄存器中，并且由vG的下降沿觸發(fā)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，產(chǎn)生一個負脈沖使得計數(shù)器置零。圖11.3.14*由于V－F變換器的輸出信號是一種調(diào)頻信號，此信號不僅易于傳輸和檢測，還有很強的抗干擾能力，故V－F變換型A/D轉(zhuǎn)換器常用于遙測、遙控系統(tǒng)中。*V－F變換型A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度首先取決于V－F變換器的精度，另外其精度也受到計數(shù)容量的影響，計數(shù)器容量越大轉(zhuǎn)換誤差越小第一百一十九頁，共一百二十七頁，編輯于2023年，星期日9.3.5A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度與轉(zhuǎn)換速度一、A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度

在單片集成的A/D轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換精度也采用分辨率（又稱為分解度）和轉(zhuǎn)換誤差來描述