数模和模数转换幻灯片.ppt

《数模和模数转换幻灯片.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数模和模数转换幻灯片.ppt（69页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、数模和模数转换第1页，共69页，编辑于2022年，星期六10.1 概述概述一、一、A/D转换转换 把模拟信号转换为数字信号称为模把模拟信号转换为数字信号称为模-数转换，简称为数转换，简称为A/D转换。转换。把实现把实现A/D转换的电路称为转换的电路称为A/D转换器，简称为转换器，简称为ADC。二、二、D/A转换转换 把数字信号转换为模拟信号称为数把数字信号转换为模拟信号称为数-模转换，简称为模转换，简称为D/A转换。转换。把实现把实现D/A转换的电路称为转换的电路称为D/A转换器，简称为转换器，简称为DAC。第2页，共69页，编辑于2022年，星期六拾拾音音器器放放大大器器扬声扬声器器功率放功

2、率放大器大器滤波滤波器器ADC滤滤波波器器计计算算机机系系统统D A C三、三、A/D和和D/A转换转换的作用的作用 ADC ADC和和DACDAC是数字系统中的重要组成部件：接口部分是数字系统中的重要组成部件：接口部分例例1 数字语音信号处理数字语音信号处理第3页，共69页，编辑于2022年，星期六 模模 拟拟 传感器传感器 ADC 数字逻辑数字逻辑电路或数电路或数字信号处字信号处理器或数理器或数字计算机字计算机 DAC 模拟模拟 控制器控制器 数字控制系统构成框图数字控制系统构成框图 传感器(温度、压力、流量、应力等）进行数字处理（如计算、滤波）、数据保存等用模拟量作为控制信号例例2 数字

3、控制系统数字控制系统第4页，共69页，编辑于2022年，星期六四、四、ADC和和DAC的两个性能指标的两个性能指标 1、转换速度 2、转换精度五、五、ADCADC和和DACDAC的分类的分类1、DAC的分类：权电阻网络权电阻网络D/AD/A转换器转换器倒梯形电阻网络倒梯形电阻网络D/AD/A转换器转换器权电流型权电流型D/AD/A转换器转换器权电容网络权电容网络D/AD/A转换器转换器开关树形开关树形D/AD/A转换器转换器2、ADC的分类：直接直接A/DA/D转换器转换器 间接间接A/DA/D转换器转换器第5页，共69页，编辑于2022年，星期六10.2.2 权电阻网络权电阻网络DACDAC

4、 10.2.3 倒倒T型电阻网络型电阻网络DAC 10.2.5 DAC的主要技术指标的主要技术指标 10.2.4 集成集成DAC 10.2.1 DAC原理及其输出特性原理及其输出特性 10.2 数模转换器（数模转换器（DAC）第6页，共69页，编辑于2022年，星期六将数字量成比例地转换成与之对应的模拟量将数字量成比例地转换成与之对应的模拟量 n位位数字量数字量模拟量模拟量05V 或或010V 或或5V5V等等10.2.1 DAC原理原理DAC4位位8位位10位位12位位16位位n=1、DAC的功能：的功能：第7页，共69页，编辑于2022年，星期六输入数字量输入数字量an-1,an-2.,a

5、1,a0是是n n位有权码组合。位有权码组合。DAC DAC 即是实现将每一位代码按其权的大小转换成相应的模拟即是实现将每一位代码按其权的大小转换成相应的模拟量量,再将这些模拟量相加，即得到与数字量成正比的模拟量。再将这些模拟量相加，即得到与数字量成正比的模拟量。2.实现实现DAC的基本思想的基本思想输出合成电压值与输入数字量输出合成电压值与输入数字量aian-1,an-2.,a1,a0成正比成正比系数K第8页，共69页，编辑于2022年，星期六输出电压最大值输出电压最大值7V输出电压最大值输出电压最大值5V分辨率分辨率0.714V00.7141.4282.1432.8573.5714.286

6、5.000001010011100101110111vo/VD0000010010001101000101011001110D0000输出电压最大值输出电压最大值5V分辨率分辨率0.333V第9页，共69页，编辑于2022年，星期六 电阻网络电阻网络 模拟电子开关模拟电子开关 求和运算放大器求和运算放大器3.D/A转换器的组成转换器的组成第10页，共69页，编辑于2022年，星期六10.2.2 权电阻网络权电阻网络DAC电阻品种多且阻值范围太宽第11页，共69页，编辑于2022年，星期六ai=0,Si将电阻将电阻2R接地接地ai=1,Si接运算放大器反相端，电流接运算放大器反相端，电流Ii流入

7、求和电路流入求和电路 电阻网络模拟电子开关求和运算放大器输 出模拟电压输入4位二进制数根据运放线性运用时虚地的概念可知，无论模拟开关根据运放线性运用时虚地的概念可知，无论模拟开关Si处于处于何种位置，与何种位置，与Si相连的相连的2R电阻将接电阻将接“地地”或虚地或虚地。1、原理电路、原理电路10.2.3 10.2.3 倒倒T T形电阻网络形电阻网络DACDAC第12页，共69页，编辑于2022年，星期六与与Si相连的相连的2R电阻将接电阻将接“地地”或虚地或虚地2、DAC公式推导公式推导电流电流 I 每向求和点方向流过一个节点就衰减一半每向求和点方向流过一个节点就衰减一半 第13页，共69页

8、，编辑于2022年，星期六 3 3、电电路特点路特点：1 1）倒倒梯梯形形电电阻阻网网络络中中只只有有R R和和2R2R两两种种阻阻值值的的电电阻阻，这给这给集成集成电电路的路的设计设计和制作和制作带带来很大的方便。来很大的方便。2 2）当输入数字信号的为当输入数字信号的为1的时候，对应开关便将的时候，对应开关便将2R电电阻接到运放反向输入端，而当其为阻接到运放反向输入端，而当其为0时，便将时，便将2R电阻电阻接地；求和放大器反向输入端的电位始终接近于接地；求和放大器反向输入端的电位始终接近于0，所以，所以无论开关合到哪一边，流过每个支路的电流始终不变。无论开关合到哪一边，流过每个支路的电流始

9、终不变。第14页，共69页，编辑于2022年，星期六4 4、倒倒 梯梯 形形 电电 阻阻 网网 络络 集集 成成 D/AD/A转转 换换 器器CB7520(AD7520)CB7520(AD7520)为为1010位的位的输输入入CMOSCMOS集成电路集成电路第15页，共69页，编辑于2022年，星期六 5 5、具有双极性具有双极性输输出的出的D/AD/A转换转换器器 只要在求和放大器的只要在求和放大器的输输入端接入一个偏移入端接入一个偏移电电流，使流，使输输入最高位入最高位为为1 1而其他各位而其他各位输输入入为为0 0时时的的输输出出V V0 0=0=0，同，同时时将将输输入的符号位反相后接

10、到一般的入的符号位反相后接到一般的D/AD/A转换转换器的器的输输入，就得入，就得到了双极型到了双极型输输出的出的D/AD/A转换转换器。器。第16页，共69页，编辑于2022年，星期六第17页，共69页，编辑于2022年，星期六D2 D1 D0D2 D1 D0VO1 0 00 0 0-41 0 10 0 1-31 1 00 1 0-21 1 10 1 1-10 0 0 1 0 000 0 11 0 110 1 01 1 020 1 11 1 13第18页，共69页，编辑于2022年，星期六10.2.4 集成集成DAC1.AD7541 DAC12位位CMOS倒倒T型电阻网络型电阻网络DAC 可

11、以算出，当可以算出，当VR=10V，满度电压，满度电压Vomax=9.99975V第19页，共69页，编辑于2022年，星期六八位八位寄存器寄存器(1)输入输入八位八位寄存器寄存器(2)输入输入八位八位URRfbIout1Iout2AGNDVCCuoDGND&LECSWR1WR2XFERDACD7D0.11简化电路框图简化电路框图2.集成集成D/A转换器转换器 DAC0832第20页，共69页，编辑于2022年，星期六 2.集成集成D/A转换器转换器DAC0832DAC 0832 管脚图管脚图CSWR1WR2AGNDAGNDD4D5D6D7D0D1D2D3VCCVRRf bDGNDDGNDLE

12、XFERIout2Iout11234567891019181716151413121120CS 片选端片选端WR1、WR2 写入端写入端D7-D0 数据输入端数据输入端XFER 转移控制端转移控制端LE 锁存使能端锁存使能端Iout2Iout1 电流输出端电流输出端VR 参考电压端参考电压端Rf b 内部反馈电内部反馈电 阻引出端阻引出端第21页，共69页，编辑于2022年，星期六 2.集成集成D/A转换器转换器DAC0832DAC0832与微处理器相连与微处理器相连第22页，共69页，编辑于2022年，星期六 （1）脉冲波产生电路）脉冲波产生电路 3、DAC应用应用第23页，共69页，编辑于

13、2022年，星期六（2）数字式可编程增益控制电路）数字式可编程增益控制电路 第24页，共69页，编辑于2022年，星期六10.2.5 DAC的主要技术指标的主要技术指标1.转换精度转换精度：通常用分辨率和转换误差来描述：通常用分辨率和转换误差来描述分辨率：分辨率：DAC模拟输出电压可能被分辨的等级数模拟输出电压可能被分辨的等级数 用输入数字量的位数表示用输入数字量的位数表示D/A转换器的分辨率转换器的分辨率 用能分辨的最小输出电压表示用能分辨的最小输出电压表示D/A转换器的分辨率转换器的分辨率转换误差：转换误差：DAC实际输出模拟电压与理论上应该输出的电实际输出模拟电压与理论上应该输出的电压之

14、间的误差压之间的误差比例系数误差比例系数误差失调误差失调误差非线性误差非线性误差第25页，共69页，编辑于2022年，星期六10.2.5 DAC的主要技术指标的主要技术指标比例系数误差：比例系数误差：实际转换特性曲线的斜率与理想特性曲线斜率的实际转换特性曲线的斜率与理想特性曲线斜率的偏差偏差 当当VREF偏离标准值偏离标准值VREF时，就会在输出端时，就会在输出端产生误差电压产生误差电压由由VREF引起的误差属引起的误差属于比例系数误差于比例系数误差第26页，共69页，编辑于2022年，星期六10.2.5 D/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标失调误差：失调误差：由由运算放大器运算放大

15、器的零点漂移引起，其大小的零点漂移引起，其大小与输入数字量无关，该误与输入数字量无关，该误差使输出电压的转移特性差使输出电压的转移特性曲线发生平移曲线发生平移。第27页，共69页，编辑于2022年，星期六10.2.5 D/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标非线性误差：非线性误差：DAC的数的数字输入量作等量增加时，字输入量作等量增加时，其模拟输出电压不能等其模拟输出电压不能等量增加的程度量增加的程度 第28页，共69页，编辑于2022年，星期六考考虑虑最最坏坏情情况况全全0到到全全1 输输出出到到满满度度的的允允许许误误差差内内（通常是（通常是12LSB）建建立立时时间间（tset）当

16、当输输入入的的数数字字量量发发生生变变化化时时，输出电压变化到相应稳定电压值所需时间输出电压变化到相应稳定电压值所需时间2.转换速度转换速度10.2.5 DAC的主要技术指标的主要技术指标第29页，共69页，编辑于2022年，星期六10.3.1 ADC原理及其一般工作步骤原理及其一般工作步骤 10.3.2 直接转换型直接转换型ADC 逐次比较型逐次比较型ADC10.3.3 间接转换型间接转换型ADC 10.3.4 ADC的性能指标的性能指标 10.3 模数转换器（模数转换器（ADC）10.3.5 集成集成ADC及其使用及其使用 并行并行ADC 双积分式双积分式ADC 第30页，共69页，编辑于

17、2022年，星期六模拟量：时间上连续，幅值也连续模拟量：时间上连续，幅值也连续数字信号：时间上离散数字信号：时间上离散，幅值也离散幅值也离散ADC一般包括：一般包括：采样采样、保持、量化、编码保持、量化、编码 4个过程个过程A/D转换器概述转换器概述将模拟电压成正比地转换成对应的数字量将模拟电压成正比地转换成对应的数字量 ADC功能：功能：第31页，共69页，编辑于2022年，星期六采样定理：采样频率至少应为信号最高有效频率的两倍采样定理：采样频率至少应为信号最高有效频率的两倍信号调理：使信号的最大幅度与信号调理：使信号的最大幅度与ADC的基准电压相当的基准电压相当低通滤波：滤除信号中超出采样

18、频率的频率成分低通滤波：滤除信号中超出采样频率的频率成分A/D转换器概述转换器概述AD转换前的模拟信号处理方案转换前的模拟信号处理方案第32页，共69页，编辑于2022年，星期六10.3.1 ADC原理原理 1.1.采样与保持采样与保持 采样是将随时间连续变采样是将随时间连续变化的模拟量转换为在时化的模拟量转换为在时间离散的模拟量间离散的模拟量保持电路则将所采样的模保持电路则将所采样的模拟信号值保持一段时间。拟信号值保持一段时间。以使得后续的量化编码过以使得后续的量化编码过程中信号值不发生变化。程中信号值不发生变化。采样与保持过程往往是通采样与保持过程往往是通过采保电路同时完成的过采保电路同时

19、完成的第33页，共69页，编辑于2022年，星期六 fs2 fi(max)采样频率:每秒钟采样的次数输入信号Vi的最高频率分量的频率VitVs香农采样定理：香农采样定理：为了保证采样信号为了保证采样信号Vs能正确地表示模拟输入信号能正确地表示模拟输入信号Vi，必须满足：，必须满足：第34页，共69页，编辑于2022年，星期六2.量化与编码量化与编码量化：把采样电压表示为最小量化单位（量化：把采样电压表示为最小量化单位（)的的 整数倍的过程整数倍的过程即即:Vs/,余数即为量化误差余数即为量化误差编码编码:把量化的结果把量化的结果(的整数倍的整数倍)用二进制代用二进制代码表示码表示,这些代码就是

20、这些代码就是A/D转换的结果转换的结果第35页，共69页，编辑于2022年，星期六01tvI00110110vIt量化与编码的概念量化与编码的概念第36页，共69页，编辑于2022年，星期六例例:试用三位二进制代码对试用三位二进制代码对01V的电压进行的电压进行 量化与编码量化与编码(取取=1/8V)01/8V7/8V2/8V3/8V4/8V5/8V6/8V1V0 0001 0012 0103 0114 1005 1016 1017 110 Vi 量化结果量化结果 编码结果编码结果第37页，共69页，编辑于2022年，星期六如果如果取取=2/15V,量化误差为量化误差为1/15V01/15V1

21、3/15V3/15V5/15V7/15V9/15V11/15V1V0 0001 0012 0103 0114 1005 1016 1107 111 Vi 量化结果量化结果 编码结果编码结果第38页，共69页，编辑于2022年，星期六3.关于量化误差关于量化误差用用 表示最小量化单位。表示最小量化单位。是数字信号最低位为是数字信号最低位为1时所对应的模拟量，时所对应的模拟量，即即1LSB任意采样电压不一定都能被任意采样电压不一定都能被 整除，所以量化后不可避免地存在整除，所以量化后不可避免地存在量化误差量化误差 量化误差是原理性误差，因而无法消除。量化误差是原理性误差，因而无法消除。ADC的位数

22、越多，各离散的位数越多，各离散电平之间的差值越小，量化误差越小电平之间的差值越小，量化误差越小两种量化方式：只舍不入和四舍五入两种量化方式：只舍不入和四舍五入任何一个数字量的大小只能任何一个数字量的大小只能 的整数倍的整数倍第39页，共69页，编辑于2022年，星期六4.4.采样采样保持电路保持电路第40页，共69页，编辑于2022年，星期六并联比较型并联比较型ADC框图框图电压比较器状态寄存器编码器代码转换器输出锁存器+Vi10.3.2 直接转换型直接转换型ADC第41页，共69页，编辑于2022年，星期六10.3.2 直接转换型直接转换型ADC电压比较器输入模拟电压精密电阻网络（23个电阻

23、）精密参考电压D触发器VREF/82VREF/84VREF/85VREF/86VREF/83VREF/87VREF/8输出数字量1.并行比较型并行比较型ADC第42页，共69页，编辑于2022年，星期六第43页，共69页，编辑于2022年，星期六11VREF/159VREF/1513VREF/157VREF/153VREF/15VREF/155VREF/15VI=8VREF/1511110000001111I7的优先级最高的优先级最高001第44页，共69页，编辑于2022年，星期六 vI I7 I6 I5 I4 I3 I2 I1 D2 D1 D0 7VREF/15 vI 9VREF/15 0

24、 0 0 1 1 1 1 1 0 0 9VREF/15 vI 11VREF/15 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 5VREF/15 vI 7VREF/15 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 3VREF/15 vI 5VREF/15 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 11VREF/15 vI 13VREF/15 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 13VREF/15 vI 15VREF/15 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 VREF/15 vI 3VREF/15 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 vI VREF/15 0 0 0 0 0 0 0 0 0

25、0 根据各比较器的参考电压值，可以确定输入模拟电压值与各比较器输出根据各比较器的参考电压值，可以确定输入模拟电压值与各比较器输出状态的关系状态的关系 比较器的输出状态由比较器的输出状态由D D触发器存储，经优先编码器编码，得到数字量输触发器存储，经优先编码器编码，得到数字量输出。出。第45页，共69页，编辑于2022年，星期六并联比较型ADC特点：1.转换速度快；2.结构复杂。第46页，共69页，编辑于2022年，星期六逐次逼近转换过程与用天平称物重非常相似逐次逼近转换过程与用天平称物重非常相似所加砝码所加砝码重量重量第一次第一次第二次第二次第三次第三次第四次第四次再加再加4克克再加再加2克克

26、再加再加1克克8 克克砝码总重砝码总重 待测重量待测重量Wx，8克砝码保留克砝码保留砝码总重仍砝码总重仍 待测重量待测重量Wx，2克砝码撤除克砝码撤除砝码总重砝码总重 待测重量待测重量Wx，1克砝码保留克砝码保留 结果结果8 克克12 克克12 克克13 克克 所用砝码重量：所用砝码重量：8克克、4克克、2克克和和1克设待秤重量克设待秤重量Wx=13克。克。称重过程称重过程 2.2.逐次比较型逐次比较型ADC ADC 第47页，共69页，编辑于2022年，星期六逐次渐近型逐次渐近型ADC框图框图DAC逐次渐近寄存器逐次渐近寄存器输出寄存器脉冲源+-CVLVsVoVBCP控制逻辑控制逻辑 第48

27、页，共69页，编辑于2022年，星期六转换原理转换原理 1 0 0 0 1 0 0 0 I VREF/2 1 I VREF/2 0第49页，共69页，编辑于2022年，星期六0 1 0 0 0 1 0 0 I 3/4VREF 1010 I 3/4VREF 转换原理转换原理 第50页，共69页，编辑于2022年，星期六0 0 1 0 0 0 1 0 I 5/8VREF 1010 I 5/8VREF 10转换原理转换原理 第51页，共69页，编辑于2022年，星期六10000000 A=6.84VVREF=10V1 10 01 10 01 11 11 11 1第52页，共69页，编辑于2022年，

28、星期六第53页，共69页，编辑于2022年，星期六三位逐次比较型三位逐次比较型ADC工作过程工作过程0 0 0 清清0初始化初始化1 0 0S1置最高位置最高位QC QB QA 0 1 0 1 1 0 最高位比较最高位比较S3置最低位置最低位S2置次高位置次高位次高位比较次高位比较1 1 11 0 1 0 1 1 0 0 1最低位比较最低位比较S4锁存锁存1 0 0 1 0 11 1 01 1 10 0 0 0 0 10 1 00 1 1并行码输出并行码输出最高位保留最高位保留1最高位保留最高位保留0第54页，共69页，编辑于2022年，星期六逐次逼近型逐次逼近型ADCADC的特点：的特点：速

29、度较高速度较高精度较高精度较高转换时间固定（如转换时间固定（如4位位ADC需需5个个CP脉冲）。脉冲）。一般输出带有缓冲器，便于与微机接口。应用较广泛。一般输出带有缓冲器，便于与微机接口。应用较广泛。第55页，共69页，编辑于2022年，星期六10.3.3 间接转换型间接转换型ADC间接转换型间接转换型ADC实现基本原理实现基本原理直接转换型直接转换型ADCADC是直接进行输入模拟电压到输出数字编是直接进行输入模拟电压到输出数字编码的变换码的变换 双积分型双积分型ADCADC间接转换型间接转换型ADCADC是是通过电压时间变换或电压频率是是通过电压时间变换或电压频率变换，对变换后的时间或频率进

30、行计量，从而得到数字变换，对变换后的时间或频率进行计量，从而得到数字编码量编码量对输入模拟电压进行积分，将输入电压平均值变换成与之成正比的对输入模拟电压进行积分，将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔。再对已知参考电压进行积分。积分时利用时钟脉冲和计时间间隔。再对已知参考电压进行积分。积分时利用时钟脉冲和计数器测出相应时间间隔，进而得到相应的数字量输出。该数器测出相应时间间隔，进而得到相应的数字量输出。该ADC也称也称为电压时间数字式积分器为电压时间数字式积分器 第56页，共69页，编辑于2022年，星期六积分器积分器（1）当当 I 为为3V，红线所示波形。设电路对，红线所示波形。设电路对

31、 I 的积分时间的积分时间t1=60 ms，对，对VREF积分时使积分时使 O=0的时刻为的时刻为t2。计算计算t1时刻时刻 O=？t2-t1=?（2）若若 I改为改为4V，蓝线所示波形，再计算，蓝线所示波形，再计算t1=60 ms 时的时的 O 和和 t3-t1的值的值解解：(1)t2-t1=30 ms6011063t(ms)O(V)t1t210090t(ms)3.85.14t3P(6V)(+3V)(6V)(+3V)(+4V)I(V)t3-t1=40 ms(2)结论结论:(1)t1一定，一定，P与与 1成正比。成正比。(2)t1、VREF一定，一定，t2-t1与与 I 成正比成正比。第57页

32、，共69页，编辑于2022年，星期六双积分型双积分型ADC电路原理分析电路原理分析它它由由积积分分器器、过过零零比比较较器器（C）、时时钟钟脉脉冲冲控控制制门门（G）和和定定时时器器、计计数数器器（FF0FFn）等几部分组成）等几部分组成第58页，共69页，编辑于2022年，星期六（2）第一次积分阶段）第一次积分阶段工作原理：工作原理：（1）准备阶段）准备阶段 计数器清零，计数器清零，积分电容放电，积分电容放电，vO=0Vt=0时，输入电压时，输入电压vI加到加到积分器的输入端。积分积分器的输入端。积分器从器从0开始积分：开始积分：由于由于vO0V，比较器输出比较器输出vC=0，控制门，控制门

33、G被关闭，被关闭，计数停止。计数停止。第60页，共69页，编辑于2022年，星期六在在T2结束时结束时vO的表达式可写为：的表达式可写为：设设T2=t2t1，于是有：，于是有：设在此期间计数器所累计的时钟脉冲个数为设在此期间计数器所累计的时钟脉冲个数为，则：，则：T2与与VI成正比，成正比，T2就是双积分就是双积分A/D转换过程的中间变量转换过程的中间变量 计数器中所计得的数计数器中所计得的数（=Qn-1Q1Q0），与在取样时间），与在取样时间T1内输入电压的平均值内输入电压的平均值VI成成正比。只要正比。只要VIVREF，转换器就能将输入电压转换为数字量，转换器就能将输入电压转换为数字量T2

34、=TC 工作原理：工作原理：第61页，共69页，编辑于2022年，星期六双积分型双积分型ADC的特点：的特点：（1）抗干扰能力强；抗干扰能力强；（2）稳定性好，精度高；）稳定性好，精度高；（3）转换速度慢。）转换速度慢。第62页，共69页，编辑于2022年，星期六V-F变换型变换型ADCVCO&计数器寄存器VsVGV0第63页，共69页，编辑于2022年，星期六1.1.转换精度转换精度 10.3.4 ADC的技术指标的技术指标ADCADC的转换精度同样是用分辨率和转换误差来描述的转换精度同样是用分辨率和转换误差来描述分辨率分辨率表征表征ADC对输入信号的分辨能力。通常以输出对输入信号的分辨能力

35、。通常以输出二进制二进制(或十进制或十进制)数的位数表示数的位数表示转换误差转换误差表示在某一模拟输入下，表示在某一模拟输入下，ADC实际输出数字量实际输出数字量和理论输出数字量之间的差别。常用最低有效和理论输出数字量之间的差别。常用最低有效位的倍数表示。位的倍数表示。例例如如，相相对对误误差差LSB/2，就就表表明明实实际际输输出出的的数数字字量量和和理理论上应得到的输出数字量之间的误差小于最低位的半个字论上应得到的输出数字量之间的误差小于最低位的半个字第64页，共69页，编辑于2022年，星期六10.3.4 ADC的技术指标的技术指标2.2.转换时间转换时间 ADC完成一次转换所需要的时间

36、。通常是指从转换控制信号到来开完成一次转换所需要的时间。通常是指从转换控制信号到来开始，到输出端得到稳定的数字信号所经过的时间。始，到输出端得到稳定的数字信号所经过的时间。A/D转换器的转转换器的转换时间与转换电路的类型有关换时间与转换电路的类型有关并行比较并行比较A/D转换器的转换速度最高转换器的转换速度最高 逐次比较型逐次比较型A/D转换器次之转换器次之 间接间接A/D转换器转换器(如双积分如双积分A/D)的速度最慢的速度最慢 并行比较并行比较ADC 逐次比较型逐次比较型ADC 双积分双积分ADC10500 s数十数十ns10ms1000ms第65页，共69页，编辑于2022年，星期六例例

37、 某信号采集系统要求在某信号采集系统要求在1秒钟内对秒钟内对16个热电偶的输出电压分时进行个热电偶的输出电压分时进行A/D转转换。已知热电偶输出电压范围为换。已知热电偶输出电压范围为00.025V(对应于对应于0450温度范围温度范围)，需，需要分辨的温度为要分辨的温度为0.1，试问应选择多少位的，试问应选择多少位的A/D转换器，其转换时间为转换器，其转换时间为多少？多少？解：解：由题意可知分辨率为由题意可知分辨率为12位位A/D转换器的分辨率为转换器的分辨率为 故必须选用故必须选用13位的位的A/D转换器。转换器。系统的转换速度要求为每秒系统的转换速度要求为每秒16次，即采样时间间隔为次，即

38、采样时间间隔为62.5ms。属于慢速的属于慢速的ADC要求。要求。第66页，共69页，编辑于2022年，星期六10.4 集成集成ADC及其使用及其使用 CMOS集成工艺集成工艺8模拟输入通道模拟输入通道单电压单电压5V逐次比较型逐次比较型ADC单通道转换时间单通道转换时间100 s分辨率分辨率8位位带输出锁存带输出锁存 转换控制信号转换控制信号1.ADC0809 概况概况第67页，共69页，编辑于2022年，星期六2.设计设计ADC注意点：注意点：(1)转换时序转换时序100 s(2)零点和满刻度调节零点和满刻度调节(3)参考电压的调节参考电压的调节 第68页，共69页，编辑于2022年，星期

39、六(4)接地接地 模拟电路电源模拟电路电源 模拟电路模拟电路 A/D转换器转换器 数字电路电源数字电路电源 数字电路数字电路 A 通常通常A/D、D/A及及S/H芯片上都提供了独立的模拟地芯片上都提供了独立的模拟地(AGND)和数字地和数字地(DGND)的引脚的引脚设计设计ADC、DAC电路中要特别注意到地线的正确连接，否则影响电路中要特别注意到地线的正确连接，否则影响转换结果的准确性转换结果的准确性在线路设计中，应将所有模拟信号与模拟地相关联、数字信在线路设计中，应将所有模拟信号与模拟地相关联、数字信号与数字地相关联，线路板上的模拟地与数字地仅在一点上号与数字地相关联，线路板上的模拟地与数字地仅在一点上相连接相连接第69页，共69页，编辑于2022年，星期六