电子技术基础数字部分9.pptVIP

第9章 数模与模数转换器 考试时间 5303教室 1月5日15：00--17：00 常用名词 ADC = Analog to Digital Convert模数转换 DAC = Digital to Analog Convert数模转换 MSB = Most Significant Bit最高有效位 LSB = Least Significant Bit最低有效位 CMOS模拟开关电路 ADC 模数变换 ADC的主要技术指标 作业 9.1.1 9.1.2 9.1.3 9.2.2 9.2.5 祝大家圣诞快乐，考试成功 转换原理： G≈d3g3+ d2g2+ d1g1+ d0g0 di 1 有效 0 无效 有效砝码的总重量逐次逼近重物的重量： 逐次比较型ADC（Successive Approximation ADC，简称：SAADC） 电路组成：? 取样/保持电路(SHA) 高速比较器（Comparator） 逐次比较寄存器（SAR） 高速数字/模拟变换器（DAC） 控制和定时逻辑（Control Timing） 工作原理：? 将输入模拟信号与不同的参考电压做多次比较，使变换所得的数字量在数值上逐次逼近输入模拟量对应值 特点： n位ADC完成一次变换需要n个时钟周期（100KSPS～10MSPS ） 低功耗，低成本 8～16位分辨 SAADC 原理电路图 逐次比较型ADC 逐次比较型ADC 4位逐次比较行A/D转换器的逻辑电路 电路组成：? 积分器 过零比较器 计数器和定时器 时钟脉冲控制门 工作原理：? 在两次积分时，待测电压信号积分时在电容上的充电电荷被参考电压的反向积分放掉，由于两者的积分电流大小不同，因此两次积分的时间不同，这反映在计数器上的计数不同。由于待测电压信号的幅度总是小于、最多等于参考电压，所以参考电压积分时的计数（?Tc）总是小于，最多等于待测电压积分时的计数（即满量程计数2n），其比值与待测电压信号幅度与参考电压幅度的比值相同。即有： 特点： 主要用于直流电压的变换 低功耗，低成本 高精度 抗工频干扰 双积分型ADC 工作原理： （2）第一次积分阶段 （1）准备阶段 计数器清零，积分电容放电，vO=0V t=0时，开关S1与A端接通，输入电压vI加到积分器的输入，积分器从0开始积分： 由于vO0V，过零比较器输出vC=1，控制门G打开。计数器从0开始计数。 经过2n个时钟脉冲后，触发器FF0～FFn－1都翻转到0态，而Qn=1，开关S1由A点转到B点，第一次积分结束。第一次积分时间为： t=T1=2nTC 第一次积分结束时，积分器的输出电压VP为： （3）第二次积分阶段 当t=t1时，S1转接到B点，基准电压－VREF加到积分器的输入端；积分器开始反向积分： 同时，N级计数器又从0开始计数 当t=t2时，积分器输出电压vO0V，比较器输出vC=0，控制门G被关闭，计数停止 在此阶段结束时vO的表达式可写为： 设T2=t2－t1，于是有： 设在此期间计数器所累计的时钟脉冲个数为λ，则： T2=λTC 双积分型ADC的优缺点 优点 工作性能稳定 转换结果与R、C参数无关 转换结果与时钟信号周期无关 可以用精度较低的元器件制成高精度的双积分型ADC 抗干扰能力强 对平均值为0的噪声抑制能力强，常用的T1时刻选择为20ms、40ms等用于抑制50Hz的工频干扰 缺点 工作速度低 转换速度一般每秒几十次 * 对于有权码，先将每位代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字/模拟转换。 D/A转换器的基本原理 N位数字输入 模拟量输出 输入寄存器 N位模拟开关 解码网络 求和电路 基准电压 数字-模拟转换器原理方框图 按结构分类： 权电阻网络型、倒T形电阻网络型、权电流型、权电容网络型、开关树型…… 按工艺分类： CMOS开关型、双极性开关型（电流开关型、ECL电流开关型） 权电阻网络DAC N位权电阻网络D/A转换器： 缺点：电阻种类太多 ? 所以，无论Si处于何种位置，与Si相连的2R电阻均接“地”（地或虚地） ? 图中S0～S3为模拟开关，由输入数码Di控制 ? 当Di=1时，Si接运算放大器反相输入端（虚地），电流Ii 流入求和电路 ? 当Di=0时，Si将电阻2R接地 电路组成： ? n位模拟开关 ? R-2R电阻网络 ? 运放求和电路 ? 基准电压VREF ? 流经电阻2R的电流与开关位置无关，只取决于电阻2R 在电阻