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一、A/D转换的基本原理和一般步骤“[]”表示取整。基本原理ADCD0D1Dn-2Dn-1…uI模拟输入信号n位二进制数输出
D=Dn-1Dn-2???D1D0可见,输出数字量D正比于输入模拟量uI。△称为ADC的单位量化电压或量化单位,它是ADC的最小分辨电压。第31页,共63页,星期日,2025年,2月5日采样:把时间连续变化的信号变换为时间离散的信号。
保持:保持采样信号,使有充分时间转换为数字信号。
量化:把采样保持电路的输出信号用单位量化电压的
整数倍表示。
编码:把量化的结果用二进制代码表示。A/D转换的一般步骤uI(t)C量化编码电路Dn-1D1D0…uI?(t)S采样保持电路输入模拟量输出数字量第32页,共63页,星期日,2025年,2月5日A/D转换的一般步骤第33页,共63页,星期日,2025年,2月5日取样定理:设取样脉冲s(t)的频率为fS,输入模拟信号x(t)的最高频率分量的频率为fmax,必须满足fs≥2fmaxy(t)才可以正确的反映输入信号(从而能不失真地恢复原模拟信号)。通常取fs=(2.5~3)fmax。第34页,共63页,星期日,2025年,2月5日(2)由于A/D转换需要一定的时间,在每次采样以后,需要把采样电压保持一段时间。s(t)有效期间,开关管VT导通,uI向C充电,uO(=uc)跟随uI的变化而变化;s(t)无效期间,开关管VT截止,uO(=uc)保持不变,直到下次采样。(由于集成运放A具有很高的输入阻抗,在保持阶段,电容C上所存电荷不易泄放。)图7-8采样―保持电路及输出波形第35页,共63页,星期日,2025年,2月5日ChULUIA1A2步骤:(1)采样时,使UL为高电平,S闭合,UO=UI,此时,UCH=UI。(2)采样结束时,S断开,由于A2的输入阻抗很高,Ch上的电压基本保持不变。(3)当下一个采样控制信号到来后,S又闭合,电容Ch上的电压又跟随此时的输入信号UI而变化。第36页,共63页,星期日,2025年,2月5日2.量化和编码数字量最小单位所对应的最小量值叫做量化单位△。将采样-保持电路的输出电压归化为量化单位△的整数倍的过程叫做量化。用二进制代码来表示各个量化电平的过程,叫做编码。一个n位二进制数只能表示2n个量化电平,量化过程中不可避免会产生误差,这种误差称为量化误差。量化级分得越多(n越大),量化误差越小。第37页,共63页,星期日,2025年,2月5日划分量化电平的方法最大量化误差=?=(1/8)V1?=1/8V4?=4/8V0(6/8)V(7/8)V000001010011100101110111模拟电平二进制代码代表的模拟电平0?=0V2?=2/8V3?=3/8V5?=5/8V6?=6/8V7?=7/8V(5/8)V(4/8)V(3/8)V(2/8)V(1/8)V(8/8)V只舍不入第38页,共63页,星期日,2025年,2月5日8.2.2常用ADC的类型和主要参数(一)常用ADC的类型常用ADC主要有并联比较型、双积分型和逐次逼近型。其中,并联比较型ADC转换速度最快,但价格贵;双积分型ADC精度高、抗干扰能力强,但速度慢;逐次逼近型速度较快、精度较高、价格适中,因而被广泛采用。第39页,共63页,星期日,2025年,2月5日A/D转换器直接型间接型并联比较型反馈比较型计数型逐次渐进型电压时间变换型积分型(U-T)电压频率变换型(U-F)第40页,共63页,星期日,2025年,2月5日ADC的主要技术参数1.分辨率分辨率是指A/D转换器输出数字量的最低位变化一个数码时,对应输入模拟量的变化量。通常以ADC输出数字量的位数表示分辨率的高低,因为位数越多,量化单位就越小,对输入信号的分辨能力也就越高。例如,输入模拟电压满量程为10V,若用8位ADC转换时,其分辨率为10V/28=39mV,10位的ADC是9.76mV,而12位的ADC为2.44mV。第41页,共63页,星期日,2025年,2月5日2.转换误差转换误差表示A/D转换器实际输出的数字量与理论上的输出数字量之间的差别
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