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文檔簡介
1.A/D轉換的過程
要把模擬量轉化為數(shù)字量一般要經(jīng)過四個步驟,分別稱為采樣、保持、量化、編碼。8.3.1A/D轉換器的基本原理1.采樣8.3.1A/D轉換器的基本原理思考:如何保證采樣后信息不丟失(即信號能完全恢復)?要滿足香農(nóng)采樣定理:fs≥2fm8.3.1A/D轉換器的基本原理頻譜重疊,無法完全恢復,信息丟失(舉例說明)思考:如何確定fm?8.3.1A/D轉換器的基本原理2.保持在t0~t1階段,電路處于采樣階段。在t1~t2階段,電路處于保持階段。8.3.1A/D轉換器的基本原理2.量化和編碼量化:將采樣—保持后的信號幅值轉化成某個最小數(shù)量單位(量化間隔)的整數(shù)倍。(1)確定量化間隔例:如有一模擬信號,幅值范圍為0~1V,要轉化為3位二進制代碼,則其量化間隔為1LSB=1/8V。得到8個量化電平分別為0V、1/8V…7/8V。
8.3.1A/D轉換器的基本原理最大量化誤差1/8V。方式一:只舍不入量化方式(截斷量化方式)(2)將連續(xù)的模擬電壓近似成分散的量化電平8.3.1A/D轉換器的基本原理取兩個離散電平中的相近值作為量化電平。方式二:四舍五入量化方式(舍入量化方式)量化誤差為1/16V。在實際的ADC中,大多采用舍入量化方式。8.3.1A/D轉換器的基本原理幾種典型A/D轉換器
并行比較型A/D轉換器(閃爍ADC)
逐次逼近型A/D轉換器Σ—Δ型A/D轉換器雙積分型A/D轉換器8.3.1A/D轉換器的基本原理8.3.2并行比較型A/D轉換器5<L<6量化為5尺子物體同時與各個刻度比較電壓比較器被量物體?模擬輸入電壓vI如何比較?如何同時比較?每個電壓刻度使用一個比較器。用電阻分壓的辦法刻度是什么?如何實現(xiàn)?是一系列的標準電壓。7/16V<vI<9/16V5/16V<vI<7/16V8.3.2并行比較型A/D轉換器輸入模擬電壓比較器輸出編碼(溫度碼)數(shù)字量輸出vI/VC6C5C4C3C2C1C0D2D1D00<vI≤1/1600000000001/16<vI≤3/1600000010013/16<vI≤5/1600000110105/16<vI≤7/1600001110117/16<vI≤9/1600011111009/16<vI≤11/16001111110111/16<vI≤13/16011111111013/16<vI≤15/161111111111D2=C38.3.2并行比較型A/D轉換器需要幾個比較器?2n-1個比較器轉換一次需要多少時間?1個時鐘周期(TCP)
并行ADC是目前速度最快的A/D轉換器。8.3.2并行比較型A/D轉換器A/D轉換器的傳輸特性輸入模擬電壓數(shù)字量輸出vI/VD2D1D00<vI≤1/160001/16<vI≤3/160013/16<vI≤5/160105/16<vI≤7/160117/16<vI≤9/161009/16<vI≤11/1610111/16<vI≤13/1611013/16<vI≤15/161118.3.2并行比較型A/D轉換器半閃爍A/D轉換器-----價廉物美的ADC第一步是粗化量化。第二步是細化量化。
8.3.2并行比較型A/D轉換器TL08208.3.2并行比較型A/D轉換器1.工作原理逐次逼近型ADC的工作原理很像用天平稱重的過程
8.3.3逐次逼近型A/D轉換器1.電路結構由R-2R網(wǎng)絡型DAC、比較器、SAR三部分組成。8.3.3逐次逼近型A/D轉換器2.工作原理3.5V
CPd3d2d1d0vO比較結果處理123410001100101010112.5V3.75V3.125V3.4375VvI>vOvI>vOvI<vOvI>vO(d3)1保留(d2)1不保留(d1)1保留(d0)1保留10118.3.3逐次逼近型A/D轉換器4位的逐次逼近A/D轉換器的原理圖
8.3.3逐次逼近型A/D轉換器例:逐次逼近型A/D轉換器如圖所示。當vI=1.5V時,問:(1)輸出的二進制數(shù)D3D2D1D0=?(2)轉換誤差為多少?(3)如何提高轉換精度?8.3.3逐次逼近型A/D轉換器解:1.量化單位
為:轉換結果D=(0100)22.轉換誤差為:1.5-4×0.3125=1.5-1.25=0.253.減少誤差的方法:(2)在D/A輸出加一個負向偏移電壓1/2
。(1)增加位數(shù);8.3.3逐次逼近型A/D轉換器8.3.3逐次逼近型A/D轉換器量化誤差為1LSB量化誤差為1/2LSB轉換結果:(0100)2轉換結果:(0101)2CPSARvO/VvO'/V比較結果處理110002.52.34375vI<vO'D3不保留201001.251.09375vI>vO'D2保留301101.8751.71875vI<vO'D1不保留401011.56251.40625vI>vO'D0保留CPSARvO/V比較結果處理110002.5vI<vOD3不保留201001.25vI>vOD2保留301101.875vI<vOD1不保留401011.5625vI<vOD0不保留8.3.3逐次逼近型A/D轉換器8.3.6A/D
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