AD基本原理仿真

1、北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）班級:通信1401學(xué)號：2014014450北京化工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）論文題目：AD基本原理仿真誠信聲明本人聲明： 本人所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下，獨立進(jìn)行研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。作者簽名：日期： 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）設(shè)計（論文）題目： AD基本原理仿真 學(xué)院： 信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 專業(yè)： 通信工程 班級： 通信1401 學(xué)生： 李曉萌 指導(dǎo)教師: 曹晰 專

2、業(yè)負(fù)責(zé)人：王學(xué)偉1設(shè)計（論文）的主要任務(wù)及目標(biāo)(1) 學(xué)習(xí)并掌握并行比較型AD轉(zhuǎn)換器、逐次漸進(jìn)型AD轉(zhuǎn)換器和雙積分型AD轉(zhuǎn)換器的基本原理；(2) 設(shè)計三種AD轉(zhuǎn)換器；(3)利用Multisim對三種AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行仿真。2設(shè)計（論文）的基本要求和內(nèi)容(1)閱讀至少20篇文獻(xiàn)，其中中文文獻(xiàn)10篇，英文文獻(xiàn)10篇，以近五年文獻(xiàn)為主；(2)撰寫文獻(xiàn)綜述，完成5000字英文文獻(xiàn)翻譯；(3) 查閱文獻(xiàn)及課本知識，掌握ADC的基本原理；(4) 設(shè)計并行比較型AD轉(zhuǎn)換器、逐次漸進(jìn)型AD轉(zhuǎn)換器和雙積分型AD轉(zhuǎn)換器；(5) 對三種AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行軟件仿真，并分析三種電路的性能；(6) 撰寫符合學(xué)校要求的畢業(yè)論文。3

3、. 主要參考文獻(xiàn)1 康華光.電子技術(shù)基礎(chǔ)（數(shù)字部分）（第4版）M.北京：高等教育出版社，2000：388416.2 閆石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)（第4版）M.北京：高等教育出版社，1998： 4564393 余集成.電子測量檢測剖析雙積分AD轉(zhuǎn)換器：技術(shù)講座DOI:10.16589/11-3571/tn.2008.09134 石會.逐次逼近型ADC的電路分析：解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院 南京210007 中國電子教育 2016年第4期5 李云.超高速高精度并行ADC系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn) 1008- 0570(2008)07- 2- 0307- 036 高靜 姚素英 徐江濤 史再峰.高速并行10位模數(shù)轉(zhuǎn)換

4、電路的設(shè)計 文章編號 0493-2137 （2010）06-0498-064. 進(jìn)度安排設(shè)計（論文）各階段名稱起 止 日 期閱讀至少20篇文獻(xiàn)（10篇中文，10篇英文，以近五年文獻(xiàn)為主），撰寫文獻(xiàn)綜述1月19日3月3日掌握該三種AD轉(zhuǎn)換電路的原理3月4日3月20日設(shè)計該三種AD轉(zhuǎn)換電路，并利用Multisim進(jìn)行仿真3月20日4月1日搭建三種AD轉(zhuǎn)換電路并對其性能進(jìn)行分析4月2日5月11日撰寫符合學(xué)校相關(guān)規(guī)定的畢業(yè)設(shè)計論文5月11日6月1日AD基本原理仿真摘要：目前，科學(xué)技術(shù)進(jìn)步突飛猛進(jìn)，數(shù)字系統(tǒng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于生活的方方面面，數(shù)字系統(tǒng)相對于模擬系統(tǒng)，顯示出了其巨大的優(yōu)勢。然而，由于數(shù)字系統(tǒng)并

5、不能夠用于模擬信號的應(yīng)用處理，僅能夠用于數(shù)字信號的處理，但是，人們?nèi)粘Ｉ钌a(chǎn)當(dāng)中，很多物理量都是取值連續(xù)的模擬量，如壓力，溫度，流量，速度，距離等等。我們可以通過傳感器將這些取值連續(xù)的物理量變成幅值或者頻率連續(xù)的電壓量或者電流量。然后在經(jīng)過一個模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，將模擬量轉(zhuǎn)換成易于處理的數(shù)字量。編碼、量化、保持以及抽樣是吧模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的四大步驟。抽樣通常都在特定的抽樣-保持來完成，量化編碼則在模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）中完成。根據(jù)不同的原理，ADC也有不同的分類。壓頻變換型、并行比較型以及電容陣列逐次比較型都是比較常見的類型，而逐次漸進(jìn)型（逐次比較型）、雙積分型也是較為常見的一種。文章對三種常

6、見AD轉(zhuǎn)換器的原理，比如雙積分型、并行比較型以及逐次漸進(jìn)型進(jìn)行了重點研究。根據(jù)其原理設(shè)計三種不同的AD轉(zhuǎn)換器。并且利用Multisim對三種不同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真。對這三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行性能的分析。關(guān)鍵詞：模數(shù)轉(zhuǎn)換；軟件仿真；性能分析Simulations of Basic AD PrinciplesABSTRACT:With the development of science and technology, digital systems have begun to be widely used in the production and life of modern society. Digita

7、l systems have shown great advantages over analog systems. However, digital systems can only process digital signals and cannot process analog signals. In production and life, many physical quantities are continuous analog values such as pressure, temperature, flow rate, speed, distance and so on. W

8、e can use these sensors to convert these continuous physical quantities into amplitudes or continuous voltages or currents. Then through an analog-to-digital conversion circuit, the analog quantity is converted into a digital quantity which can be easily processed. Four steps required to convert ana

9、log to digital are sample, hold, quantize, and encode. Sampling is done in a dedicated sample-and-hold circuit, and quantization coding is done in an analog-to-digital converter (ADC).According to different principles, ADCs have different classifications.Dual-slope ADC,Parallel ADC, - ADC, Voltage f

10、requency ADC, successive approximation ADC are common implementation. This article explores the principles of Dual-slope ADC parallel comparison and successive approximation ADC. According to its principle, three different AD converters are designed. And use Multisim to simulate three different circ

11、uits. And analysis performance of these three circuits.KEY WORDS:AD conversion,simulation,Hardware implementation,Performance analysis目 錄前言7第1章緒論8第1.1節(jié) AD轉(zhuǎn)換概況81.1.1 ADC的歷史及現(xiàn)狀81.1.2 ADC發(fā)展方向10第1.2節(jié) ADC的基本形式101.2.1積分型轉(zhuǎn)換技術(shù)101.2.2逐次逼近型轉(zhuǎn)換技術(shù)111.2.3并行轉(zhuǎn)換技術(shù)111.2.4流水線轉(zhuǎn)換技術(shù)111.2.5過采樣轉(zhuǎn)換技術(shù)11第1.3節(jié) ADC的主要性能指標(biāo)121.3.1

12、 轉(zhuǎn)換時間121.3.2 分辨率12第1.4節(jié) Multisim的簡介121.4.1 Multisim概述121.4.2 Multisim的發(fā)展歷程131.4.3 Multisim的特點13第2章并行比較型AD轉(zhuǎn)換電路14第2.1節(jié)并行比較型AD轉(zhuǎn)換電路簡介142.1.1 電路結(jié)構(gòu)142.1.2 電路原理14第2.2節(jié)并行比較型AD轉(zhuǎn)換電路仿真152.2.1 仿真電路圖152.2.2 所用元器件162.2.3 仿真結(jié)果20第3章逐次漸進(jìn)型AD轉(zhuǎn)換電路223.1.1 電路結(jié)構(gòu)223.1.2 電路原理223.2.1 仿真電路圖233.2.2 使用元器件233.2.3仿真結(jié)果26第4章雙積分型AD轉(zhuǎn)

13、換電路284.1.1 電路結(jié)構(gòu)284.1.2 電路原理284.2.1 仿真電路圖294.2.2 所用元器件29參考文獻(xiàn)30致謝32前 言近幾年以來，由于電子數(shù)字終端設(shè)備的大量普及，使得模擬信號轉(zhuǎn)變數(shù)字信號的技術(shù)非常普遍，特別是電子計算機(jī)的應(yīng)用。比如日常中，我們在用手機(jī)發(fā)微信語音的時候，人發(fā)出的語音是一種模擬信號，通過手機(jī)的傳感器，可以把手機(jī)的語音信號轉(zhuǎn)化為一種可以模擬的電信號，最終通過模數(shù)的轉(zhuǎn)變，使之成為數(shù)字的電信號，這樣才能使語音發(fā)送出去。不只是在通信系統(tǒng)中，當(dāng)下幾乎所有的電子高科技產(chǎn)品都要用到模數(shù)轉(zhuǎn)換。自動駕駛汽車要將接收模擬的位置信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再通過進(jìn)一步的分析，才能對自身的情況進(jìn)

14、行判斷，進(jìn)而做出反饋處理。智能機(jī)器人要對人的聲音甚至容貌做分析，也要經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換。當(dāng)今社會是數(shù)字的社會，絕大部分系統(tǒng)只能丟輸入的數(shù)字信號就行處理。但是我們的視覺、聽覺、感覺等確實模擬的世界。正是模數(shù)轉(zhuǎn)換器姜數(shù)字世界和模擬世界連接起來。任何一個系統(tǒng)，都需要一個傳感器來感知模擬世界中的電壓、電流、溫度等信號。模轉(zhuǎn)換器到模擬信號，再到微處理器FPGA信號等等，這些信號之間的轉(zhuǎn)換都能夠完成整個過程，使得通信的每一個環(huán)節(jié)都能夠以數(shù)字信號和模數(shù)信號來進(jìn)行轉(zhuǎn)換。對AD轉(zhuǎn)換器的研究有著極其重要的意義。第1章 緒論第1.1節(jié) AD轉(zhuǎn)換概況1.1.1、 ADC的歷史及現(xiàn)狀眾所周知，數(shù)字通信設(shè)備的誕生，被譽(yù)為方便、

15、快捷、安全以及高效的一種通訊方式。但是，要實現(xiàn)數(shù)字通信這項技術(shù)，必須要把聲音、視頻以及圖像等等模擬量轉(zhuǎn)變成數(shù)字量才能夠?qū)崿F(xiàn)，因為模擬量是不能夠直接被傳送的。在這樣的背景下，電子式模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，這項新技術(shù)的產(chǎn)生，使得第二次世界大戰(zhàn)末期以來，人類的數(shù)字通信技術(shù)得到質(zhì)的飛躍，能夠把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并把模擬量的聲音、圖像以及視頻還原。至此完成整個通信過程。因此，人們開始研究和改善ADC。通訊技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，從最開始主要應(yīng)用于軍事領(lǐng)域，現(xiàn)已發(fā)展到人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妗Ｓ纱丝梢?，ADC技術(shù)已經(jīng)越來越得到人們的重視，無論是多媒體領(lǐng)域、微電子領(lǐng)域，還是在的電子信息技術(shù)領(lǐng)域、計算機(jī)領(lǐng)域得到，隨

16、處都可以看到ADC的身影。特別是在電子系統(tǒng)的后端及前端，比如視頻顯像、聲吶雷達(dá)、軍事醫(yī)療器械、無線電接收基站等等，這些領(lǐng)域都必須通過ADC才能得以實現(xiàn)，而在一些民用的信息系統(tǒng)當(dāng)中，也可以見到ADC的應(yīng)用身影，這表明ADC已經(jīng)滲透到各個技術(shù)領(lǐng)域，這也是模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)越來越成熟的表現(xiàn)。由于ADC在我國的發(fā)展歷史比較短，起步相比于其他發(fā)達(dá)國家也是 比較晚，無論是在ADC的前期設(shè)計開發(fā)，還是對ADC的研究、制造等等方面，我國對于ADC這項技術(shù)還是相對陌生，大多數(shù)都是以中低端產(chǎn)品為主，并沒有形成較強(qiáng)的競爭力。換言之，在ADC領(lǐng)域，國內(nèi)尚處于發(fā)展萌芽階段，而絕大多數(shù)ADC產(chǎn)品主要還是被國外發(fā)達(dá)國家所壟斷，特

17、別是在ADC的高端產(chǎn)品市場，比如單通道、低功耗的ADC產(chǎn)品，這些產(chǎn)品的設(shè)計制造技術(shù)仍然掌握在國外發(fā)達(dá)國家公司手中，別應(yīng)用于雷達(dá)通訊、無限通信以及視頻顯像等等領(lǐng)域。這些產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)格都是被嚴(yán)格控制，譬如功耗必須要控制在660mw-780mw，無雜波動態(tài)范圍（SFDR）達(dá)到82dB85dB,輸出帶寬為750MHz，對高輸入頻率的要求也比較嚴(yán)格，必須要采取64引腳HTQFP封裝，否則無法正常工作，這是許多ADC產(chǎn)品的重要參數(shù)要求。通常而言，現(xiàn)在大多數(shù)ADC產(chǎn)品都應(yīng)用于無線通訊以及寬帶通訊，比如ADI公司生產(chǎn)制造的AD9230系列產(chǎn)品，其精度十分高，能夠達(dá)到12bit，速率為250MSPS，相比于其它

18、同等級的產(chǎn)品，AD9230系列產(chǎn)品能夠大大地降低功耗，降低噪音，提高工作效率，封裝尺寸降低20%一下，而工作功率能夠提高30%左右，這也是其它產(chǎn)品所無法與之比較的優(yōu)勢。我國從70年代開始研制ADC，也有一些專門從事ADC研究的高校、研究所。但是資金技術(shù)都不能與美日、歐洲等發(fā)達(dá)國家相比。我們在ADC研究方面的技術(shù)發(fā)展取得一定的進(jìn)步，但是能夠投入生產(chǎn)，批量給用戶提供服務(wù)的產(chǎn)品卻很少。這是由于長期以來，國外先進(jìn)的產(chǎn)品進(jìn)入我國市場，并在一定程度上占據(jù)著我國市場。我國自行研制的產(chǎn)品能夠進(jìn)入到市場，但是，盡管國內(nèi)已經(jīng)研發(fā)成功了不同位數(shù)的ADC產(chǎn)品，比如8位、10位、12位和16位等等產(chǎn)品，但是卻為顧客提供

19、的服務(wù)卻反而少了，還是主要以中低端產(chǎn)品為主，并沒有多大的變革，仍然處于低速度、低分辨率的產(chǎn)品階段，相比于國外ADC公司所生產(chǎn)的高端產(chǎn)品而言，仍然存在較大的距離。所以，高精度、高速度的ADC已經(jīng)成為國內(nèi)高校、研究所的研究熱點。改革開放以來，我國紛紛設(shè)計生產(chǎn)成功了分辨率為11位的單片CMOS積分型ADC，由于那時的生產(chǎn)工藝、設(shè)計水平仍然沒有國外公司那么高，但是，仍然占據(jù)了國內(nèi)的重要市場，所采取的雙極工藝，被大量應(yīng)用于模擬數(shù)字的領(lǐng)域，也就是說，CMOS工藝已經(jīng)越來越成熟，但是還是存在諸多不足之處以及工藝上的缺陷。此外，上世紀(jì)七十年代末期，AD轉(zhuǎn)換器尚處于發(fā)展階段，在國內(nèi)并沒有成熟的制造生產(chǎn)工藝，其生

20、產(chǎn)成本也比較高，BiCMOS工藝的出現(xiàn)，大大解決了這個難題，但是，BiCMOS工藝的制造工藝相當(dāng)繁復(fù)，加工成本也比較昂貴，并不適用于大規(guī)模地生產(chǎn)制造，這也是需要解決的一大難題以及需要克服的技術(shù)難關(guān)。隨著CMOS技術(shù)的越來越成熟，現(xiàn)今CMOS工藝已經(jīng)成為了ADC技術(shù)領(lǐng)域的主力軍，不少低功耗、低成本的ADC產(chǎn)品已經(jīng)被設(shè)計出來，特別是到了上世紀(jì)九十年代初期，ADC的便攜式產(chǎn)品便應(yīng)用十分廣泛。但是的ADC功耗在mV級，而現(xiàn)在的ADC功率已經(jīng)到了W級。ADC的轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度也都在不斷的提高，轉(zhuǎn)換速度達(dá)到MSPS，分辨率達(dá)到24位。1.1.2 ADC發(fā)展方向從ADC的發(fā)展歷史中，我們能看出，ADC的發(fā)

21、展趨勢有以下幾個特點。第1， 向高性能方面發(fā)展。ADC的性能主要包括轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速率。通過采用-調(diào)制技術(shù)，隨著激光修正技術(shù)的越來越精湛，還有統(tǒng)計匹配技術(shù)、自動校正技術(shù)的不斷飛速發(fā)揮在那，現(xiàn)如今的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的分辨率和精度都有非常大的提升，有些ADC的精度達(dá)到16位24位，分辨率能夠達(dá)到9位14位，其轉(zhuǎn)換速度也大大得到了提高，從原來的緩慢速度提升至5MHz200MHz，大大加快了ADC技術(shù)產(chǎn)品的普及。ADI公司所生產(chǎn)的CMOS 0.18m產(chǎn)品，能夠達(dá)到180MHz的轉(zhuǎn)換速率，其精度能夠達(dá)到12位，使得180MHz的轉(zhuǎn)換速率產(chǎn)品越來越得到認(rèn)可。第2， 隨著半導(dǎo)體制造工藝的轉(zhuǎn)型升級加快，不少過去陳舊的

22、轉(zhuǎn)換電路產(chǎn)品都紛紛被先進(jìn)的制造工藝所取代，換言之，現(xiàn)如今的ADC制造工藝已經(jīng)趨向單片化方向發(fā)展，比如LSI、VLSI這兩項工藝的越來越成熟，大大提高了其體積以及功耗。第3， 低功耗、低電壓以及單電源是ADC制造工藝水平的發(fā)展趨勢，尤其是CMOS、BicMOS等等多項先進(jìn)技術(shù)的普及，不少高精度、高分辨率以及高轉(zhuǎn)換速度的產(chǎn)品越來越被重視，而對于那么低功率、低功耗的產(chǎn)品，也會越越被普及，這樣能夠適應(yīng)所有ADC產(chǎn)品的發(fā)展需求，特別是采取(1.2V、1.8V)低電壓的產(chǎn)品，能夠大大地降低了功耗。第4， 基于VLSI技術(shù)的不斷發(fā)展，高分辨率的ADC產(chǎn)品能夠集成于同一個芯片桑，也就是說能夠通過集成技術(shù)，從而

23、構(gòu)成一個信號處理的混合處理，從而使得模擬技術(shù)越來越精準(zhǔn)，大大提高了ADC的工作效率，并可以同一時間內(nèi)處理模數(shù)、數(shù)字信號，增強(qiáng)了芯片功能，減少芯片外圍電路，簡化了電路，應(yīng)用更加方便?？偠灾?，各種技術(shù)和工藝的相互配合，揚(yáng)長避短，開發(fā)出適用于各種場合的，能滿足不同需求的ADC，將是數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)未來發(fā)展的方向。高速、高精度、低能耗的ADC將是今后數(shù)模轉(zhuǎn)換器的發(fā)展重點。第1.2節(jié) ADC的基本形式1.2.1積分型轉(zhuǎn)換技術(shù)積分轉(zhuǎn)換AD轉(zhuǎn)換技術(shù)在低速率，高精度測量領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，特別是數(shù)字測量領(lǐng)域。積分型AD轉(zhuǎn)換技術(shù)主要分為單積分型和雙積分型。實現(xiàn)ADC的轉(zhuǎn)換，必須要記住單機(jī)分型AD轉(zhuǎn)換技術(shù)，沒有這項技

24、術(shù)就無法將電信號轉(zhuǎn)換，利用這樣的工作原理能夠使得模擬信號直接地轉(zhuǎn)換成可以傳送的數(shù)字信號，最終達(dá)到AD轉(zhuǎn)換的目的，但是，AD轉(zhuǎn)換也存在很多缺陷。比如精度不夠，傳送速度緩慢以及穩(wěn)定性較差等等，這些都是AD轉(zhuǎn)換的主要不足之處，也影響了電壓的穩(wěn)定，基于此，一般采用雙積分型AD轉(zhuǎn)換技術(shù)。雙積分型AD轉(zhuǎn)換器，對模擬信號進(jìn)行兩次積分，削弱了斜坡電壓發(fā)生器的誤差，提高了轉(zhuǎn)換精度。雙積分型ADC的精度比較高，可以達(dá)到 22位?；诜e分電容的因素，控制高頻的噪聲只能通過雙積分型轉(zhuǎn)換電路來完成。但是，它的轉(zhuǎn)化速度比較慢。因此，該型AD轉(zhuǎn)換器一般應(yīng)用于低速率，高精度AD轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。1.2.2逐次逼近型轉(zhuǎn)換技術(shù)逐次逼近型

25、轉(zhuǎn)換技術(shù)即是一種直接AD的轉(zhuǎn)換器它的工作轉(zhuǎn)換原理比較復(fù)雜，但也沒有其他轉(zhuǎn)換技術(shù)那么繁復(fù)，通常逐次逼近型轉(zhuǎn)換技術(shù)的初始都是以發(fā)麻為基礎(chǔ)，通過對被稱的物體來進(jìn)行比較，假如物體過重，那么則要把砝碼拿開，如果物體很輕的話話，那么則要留下砝碼，以此類推，才能夠求出物體的實際重量，直至留下最后砝碼的時候，才是物體的真實重量。根據(jù)這種稱物體重量的工作原理，逐次逼近型ADC技術(shù)也是應(yīng)用這樣的工作原理，通過對模擬信號的強(qiáng)弱以及模擬電壓的高低，從中進(jìn)行對比分析，最終逐步逼近型ADC模擬電壓信號，通過這樣的數(shù)字量轉(zhuǎn)換，達(dá)到逐次逼近型ADC但是，逐次逼近型ADC越高，那么氣分辨率就越高，在ADC模擬電壓較地的時候，需

26、要100MPSP。轉(zhuǎn)換時間確定。同時這種ADC需要數(shù)模轉(zhuǎn)換器，因為高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，必須要高的電阻或電容匹配網(wǎng)絡(luò)，所以，其精度通常都不高。1.2.3并行轉(zhuǎn)換技術(shù)并行轉(zhuǎn)換技術(shù)是所有數(shù)模轉(zhuǎn)換技術(shù)中轉(zhuǎn)換速率最快的一種，并行轉(zhuǎn)換技術(shù)是一樣重直接的模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)。大大降低了中間環(huán)節(jié)的不必要步驟，使得每一個數(shù)字代碼都能夠以最短的時間內(nèi)達(dá)到轉(zhuǎn)化的目的。因此并行轉(zhuǎn)換技術(shù)又稱為閃爍型AD轉(zhuǎn)換技術(shù)。其最大的特點就是轉(zhuǎn)換速度快?？蛇_(dá)到50MPSP，適用于高速轉(zhuǎn)換領(lǐng)域。其分辨率一般不高，基本在10位以下。當(dāng)要求精度提高時，其電路的功率隨之大幅增加。一個N位并行比較型ADC，需要2N-1個電壓比較器和分壓電阻。一個10

27、位并行比較型ADC，其電壓比較器和分壓電阻就會有1023個。其實現(xiàn)相當(dāng)困難。因此，當(dāng)精度要求比較高時，并行轉(zhuǎn)換技術(shù)的缺點就凸顯出來了。1.2.4流水線轉(zhuǎn)換技術(shù)流水線轉(zhuǎn)換技術(shù)是對并行轉(zhuǎn)換技術(shù)的改進(jìn)和提升。它繼承了并行轉(zhuǎn)換技術(shù)的高速率的優(yōu)點，同時克服了并行比較型轉(zhuǎn)換電路的實現(xiàn)困難的問題。以8位兩級流水線型ADC為例，它首先進(jìn)行第一級高四位的并行比較型轉(zhuǎn)換。求出高四位的代碼。緊接著，通過模擬信號的加減，還有對高四位代碼的模擬量輸入，最終得到低思維的代換，從而轉(zhuǎn)化成第二級的轉(zhuǎn)換器當(dāng)中。流水線型轉(zhuǎn)換技術(shù)可以設(shè)計為2級、3級、4級甚至更多級的轉(zhuǎn)換器。其特點是，轉(zhuǎn)換精度相較于并行比較型高?？蛇_(dá)到16位，同時

28、擁有較高的轉(zhuǎn)換速率。16位的該型ADC轉(zhuǎn)換速率可達(dá)5MPSP。在分辨率相同的情況下，電路的功率和規(guī)模比并行比較型大大降低。此外，還存在轉(zhuǎn)換差錯的問題，當(dāng)?shù)谝患夀D(zhuǎn)換后的差值不滿足第二級量程時，會產(chǎn)生線性失真或代碼丟失的問題。1.2.5過采樣轉(zhuǎn)換技術(shù)過采樣型AD轉(zhuǎn)換技術(shù)又稱-型AD轉(zhuǎn)換技術(shù)。這是一種近二十年才發(fā)展起來的技術(shù)。主要應(yīng)用于音頻領(lǐng)域。-型AD轉(zhuǎn)換器主要由兩個部分組成，即模擬部分和數(shù)字部分。模擬部分是一個調(diào)制器；數(shù)字部分是一個濾波器。模擬部分的調(diào)制器是電路的核心。它利用積分和反饋電路將大部分量化噪聲移到高頻，隨后經(jīng)過濾波器，將噪聲濾除。因此該型ADC具有極高的精度，可達(dá)到24位以上。-型A

29、D轉(zhuǎn)換器在工作時，得到一位的高速比特流，其中包含大量的高頻噪聲，再經(jīng)過一個低頻數(shù)字濾波器，過采樣-型模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)的主要優(yōu)點是：轉(zhuǎn)換精度高，可以達(dá)到24位以上。其采用過采樣，噪聲整形和數(shù)字濾波等技術(shù)，充分發(fā)揮了數(shù)模集成技術(shù)的優(yōu)點。使用很少的模擬元器件和相對復(fù)雜的數(shù)字信號處理電路達(dá)到高精度的目的。第1.3節(jié) ADC的主要性能指標(biāo)1.3.1 轉(zhuǎn)換時間通常而言，AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間與轉(zhuǎn)換器的規(guī)格存在一定的聯(lián)系，AD轉(zhuǎn)換器的類型不同，也會影響到它的轉(zhuǎn)換速度，有些AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間可以達(dá)到毫秒級別，而有些AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間則可以達(dá)到微秒的級別，甚至有些AD轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時間可以達(dá)到納米秒級別等等，這些都

30、是由AD轉(zhuǎn)換器的類型來決定。1.3.2 分辨率從理論上來分析，AD轉(zhuǎn)換器的分辨率與模擬電壓信號的等級有關(guān)，不同的模擬電壓信號能夠影響AD轉(zhuǎn)換器的分辨率，由于AD轉(zhuǎn)換器的分辨率主要采取二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)來表達(dá)，也就意味著它對輸入信號的分辨能力有多強(qiáng)。當(dāng)輸入的電壓值為12n。，那么AD轉(zhuǎn)換器的分辨率會隨著位數(shù)的增高，而越來越清晰，分辨率也就越來越高，同時，他所輸入的信號也就越來越清晰可見，這就是AD轉(zhuǎn)換器的分辨率的二進(jìn)制數(shù)以及最小電壓為19.53V等等。第1.4節(jié) Multisim的簡介1.4.1 Multisim概述所謂NI Multisim，即是一款電子設(shè)計自動化軟件，它是由美國著名電子儀器制造公

31、司研發(fā)制造的，被譽(yù)為二十世紀(jì)以來最偉大的電子自動化軟件之一。它被應(yīng)用于電路設(shè)計、電路教學(xué)等等方面，在NI Multisim領(lǐng)域具有相當(dāng)高的評價以及得到廣大電子技術(shù)愛好者的青睞。NI Multisim能夠精準(zhǔn)地圖像、聲音以及視頻進(jìn)行仿真誰、捕獲分析，能夠把復(fù)雜的spice仿真內(nèi)容進(jìn)行此時，十分適用于電子電路方面的應(yīng)用教學(xué)，在各個虛擬技術(shù)、模擬技術(shù)領(lǐng)域被廣泛使用，特別是對圖片仿真設(shè)計、圖像捕獲等等，都能夠應(yīng)用到spiceMultisim仿真技術(shù)，值得人們發(fā)展推廣的一項技術(shù)。因此，Multisim技術(shù)能夠?qū)﹄娐吩?、電路硬件語言等等進(jìn)行應(yīng)用，借用其強(qiáng)大的仿真技能分析能力，能夠架構(gòu)真實的電路原理分析圖

32、，使得仿真技術(shù)得以解放，特別是對于板級的模擬數(shù)字電路板設(shè)計，能夠大大節(jié)省了不少時間，提高了工作效率。1.4.2 Multisim的發(fā)展歷程20世紀(jì)80年代，Multisim電路仿真軟件最早誕生于加拿大，這項技術(shù)能夠?qū)λ袛?shù)字電路、模擬電路進(jìn)行混合的仿真轉(zhuǎn)換，盡管是一項虛擬的電子工作技術(shù)，但是已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破了以往的圖像交互技術(shù)瓶頸。直至到了上世紀(jì)九十年代，我國引入了EWB，并順利推出了EWB5.0版本，使得這項技術(shù)瞬間在我國爆發(fā)并得到大力推廣普及，由于其具備易操作、界面友好、功能性強(qiáng)大得到優(yōu)勢，被廣大電子專業(yè)學(xué)家所熱捧。自Multisim推出以來，就得到不斷地更新和優(yōu)化。其功能日趨完善，電路分析能

33、力逐漸增強(qiáng)，仿真的準(zhǔn)確性不斷提高，操作界面友好。本文仿真使用的是2014年推出的Multisim14.1。1.4.3 Multisim的特點上世紀(jì)八十年代，仿真軟件Multisim誕生，初期的Multisim版本都比較難以操作，經(jīng)過多年的升級版本，現(xiàn)已十分易于操作，界面也十分友好、方便，新手很快就可以學(xué)會簡單的操作，一些仿真電路也被逐步改進(jìn)，當(dāng)前，NI Multisim14.1具有以下四個特征：1） 虛擬實驗儀器豐富。Multisim2014的操作界面與現(xiàn)實中的設(shè)備沒有任何區(qū)別，能夠十分接近現(xiàn)實的設(shè)備，而且還為用戶提供了十分多的設(shè)備儀器，諸如萬用表以及示波器等等，它的功能相當(dāng)強(qiáng)大，能夠仿真現(xiàn)實

34、的虛擬電子實驗平臺，能夠與實驗室當(dāng)中的多項設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)互通，從而提高工作效率。2） 集成環(huán)境簡潔易用。能夠極其方便地為前期設(shè)計人員提供便捷、高效的工作，無論是從電路設(shè)計，還是到仿真修改以及后期數(shù)據(jù)處理訂單，都可以非常快速地做出各種操作以及建立，十分有利于軟件的學(xué)習(xí)。3） 可自定義設(shè)計環(huán)境。根據(jù)客戶的不同需求，Multisim2014能夠允許設(shè)計人員隨意地定義操作環(huán)境，為用戶提供高效、便捷以及人性化的定制工具，大大提高了設(shè)計人員的工作效率，也使得電路更加人性化，各種元器件也更加準(zhǔn)確。4） 分析功能強(qiáng)大。這是Multisim2014的最大特點質(zhì)疑，無論是直流工作的分析，還是失真分析、瞬態(tài)分析以及噪

35、聲分析等等，Multisim2014都能夠解決這方面的問題，也能夠為設(shè)計人員提供在這方面的分析方法，滿足所有設(shè)計人員的設(shè)計要求，并具備強(qiáng)大的功能。第2章 并行比較型AD轉(zhuǎn)換電路第2.1節(jié) 并行比較型AD轉(zhuǎn)換電路簡介2.1.1 電路結(jié)構(gòu)圖2·1并行比較型AD轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)圖電阻分壓器、優(yōu)先編碼器、電壓比較器以及寄存器共同組成了AD轉(zhuǎn)換電路，它的比較器和分壓電阻的個數(shù)與電路的精度有關(guān)。一個N位的并行比較型AD轉(zhuǎn)換電路，要有2N-1個比較器和分壓電阻。2.1.2 電路原理并行比較型AD轉(zhuǎn)換電路是一種直接的AD轉(zhuǎn)換電路。它通過將模擬電壓與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生的各階電壓值相比較從而得到模擬量的大小。進(jìn)而通過

36、編碼器將模擬量用數(shù)字代碼表示。下面以3位并行比較型AD轉(zhuǎn)換電路為例說明。3位并行比較型AD轉(zhuǎn)換電路的分壓器是由7個阻值位R和1個阻值為R2的電阻串聯(lián)得到。這樣利用基準(zhǔn)電壓VREF得到7個不同的電壓值。分別為1315VREF、1115VREF115VREF。這7個電壓值分別作為各比較器的參考電壓。輸入的模擬信號決定了這7個電壓比較器的輸出。比較器的輸出狀態(tài)由寄存器儲存。再經(jīng)過優(yōu)先編碼器得到輸出的數(shù)字信號。第2.2節(jié) 并行比較型AD轉(zhuǎn)換電路仿真2.2.1 仿真電路圖圖2·2 3位并行比較型AD轉(zhuǎn)換電路的仿真電路2.2.2 所用元器件電阻：10K×7、5K×1比較器：

37、OPA4130×2寄存器：74LS74×4優(yōu)先編碼器：74LS148發(fā)光二極管：LED_Red×3圖2.3 OPA4130芯片邏輯管腳圖OPA4130內(nèi)部包含四個相同并且相互獨立的電壓比較器，4管腳和11管腳為電源接口。4管腳接5V電壓；11管腳接地。2管腳和3管腳（5管腳和6管腳、12管腳和13管腳、9管腳和10管腳）為輸入。1管腳（7管腳、8管腳、14管腳）為輸出。當(dāng)3管腳（5管腳、12管腳和10管腳）的輸入電壓大于2管腳（6管腳、13管腳和9管腳時），輸出為高電平。否則，輸出為低電平。圖2·4 74LS74芯片邏輯引腳圖74 ls74包含兩個思想和

38、相互獨立的邊緣觸發(fā)D觸發(fā)器電路模塊。14針和7針電源端;14針6 v電源,接地銷7。1銷和13針復(fù)位信號;74 ls74包含兩個思想和相互獨立的邊緣觸發(fā)D觸發(fā)器電路模塊。2管腳和12管腳接觸發(fā)信號，也就是比較器的輸出電壓；3管腳和11管腳接時鐘信號；5管腳和9管腳為同相輸出，6管腳和8管腳為反相輸出。在該電路中，要用到同相輸出，即5管腳和9管腳。表2·1邊沿觸發(fā)D觸發(fā)器真值表PRECLRCLKDQQ01XX1010XX0100XX1111-11011-001110XHLOD1圖2·5 74LS148芯片邏輯引腳圖0 7端位輸出端(低電平)有效;EI的選通輸入端(低電平)有效

39、;A0,A1,A2三個二進(jìn)制代碼輸出信號,即編碼輸出有效(低級別);GS端傳播作為一段代碼輸出端(低電平)有效;E0門輸出端。行74 ls148很高優(yōu)先編碼器。第八條電纜(0 7)3線的二進(jìn)制編碼,編碼數(shù)據(jù)的優(yōu)先級最高。可以使用門端門(EI)和輸出端(EO)八進(jìn)制可以擴(kuò)展。74LS148芯片的輸出的邏輯方程為： A2=I4+I5+I6+I7×IE（2·1）A1=(I2I4I5+I3I4I5+I6+I7)×IE （2·2）A0=(I1I2I4I6+I3I4I6+I5I6+I7)×IE （2·3）表2·2 74LS148芯片真值

40、表輸出輸入E101234567A2A1A0GSEO1XXXXXXXX11111011111111111100XXXXXXX0000010XXXXXX01001010XXXXX011010010XXXX0111011010XXX01111100010XX011111101010X01111111100100111111111101（X表示任意電平；1表示高電平；0表示低電平）74LS148芯片工作電壓為4.75V5.25V；輸入電壓最小值為2V；0 70的工作環(huán)境。74 ls148是八線到3線有限的編碼器。編碼器有8信號輸入,三個二進(jìn)制代碼輸出。此外,該電路也配備了EI輸入可以結(jié)束,可以使輸出狀

41、態(tài)標(biāo)志GS EO和優(yōu)先級編碼工作。開始工作時,EI = 0,編碼器;EI = 1時,8個輸入端,無論什么樣的狀態(tài),三個輸出是高水平,和首選標(biāo)準(zhǔn),允許輸出端都是高水平,編碼器在非工作狀態(tài)。這種情況被稱為低電平有效,和輸出低電平有效。如EI = 0,和至少一個輸入終端代碼請求信號邏輯(0),優(yōu)先編碼器工作狀態(tài)標(biāo)志GS為0。在工作條件表明,編碼器,否則1的工作狀態(tài)識別。根據(jù)此真值表，使用74 ls148 2 8針作為輸入信號。輸入D0 1針接地。9針,10銷,銷11的數(shù)據(jù)輸出。2.2.3 仿真結(jié)果當(dāng)輸入基準(zhǔn)電壓VREF=15V時：CC1 C7,比較器的輸出,D1和D2 D0數(shù)字輸出。輸出為1,表示二

42、極管,輸出是0,二極管不發(fā)光。圖265 電壓比較器的電壓輸出表2.3 3位并行比較型AD轉(zhuǎn)換電路的輸入輸出結(jié)果對照模擬輸入C1C2C3C4C5C6C7D1D2D31.2V00000000002.6V00000010014.7V00000110106.6V00001110118.7V00011111009.3V001111110112.4V011111111014.0V1111111111并行比較型AD轉(zhuǎn)換電路由分壓器、比較器、寄存器和優(yōu)先編碼器組成。VREF為電路的基準(zhǔn)電壓。本電路取基準(zhǔn)電壓VREF=15V。V1為輸入的模擬信號，其電壓值的取值范圍是0VVREF，即015V。D2、D1、D0為

43、輸出的3位二進(jìn)制代碼，CP為時鐘控制信號。電阻分壓器利用7個阻值為1K和1個阻值為0.5K串聯(lián)起來對基準(zhǔn)電壓VREF進(jìn)行分壓，得到11 v,13 v7多電壓3 v,1 v,把它們放在反相七比較器的輸入。每個比較器的輸入模擬電壓階段,而七電壓。寄存器包含七個邊緣D觸發(fā)器、時鐘控制信號時觸發(fā)CP上升。74年注冊優(yōu)先編碼器的輸出信號ls148代碼。編碼器的輸出三個二進(jìn)制代碼。因此在三個輸出端接入三個發(fā)光二極管，當(dāng)編碼器輸出為1時，二極管發(fā)光；當(dāng)編碼器輸出為0時，二極管不發(fā)光。第3章 逐次漸進(jìn)型AD轉(zhuǎn)換電路第3.1節(jié) 逐次漸進(jìn)型AD轉(zhuǎn)換電路簡介3.1.1 電路結(jié)構(gòu)圖3.1 逐次漸進(jìn)型AD轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)逐

44、次漸進(jìn)型AD轉(zhuǎn)換電路主要由邏輯控制電路、逐次逼近寄存器、電壓比較器、數(shù)模轉(zhuǎn)換器、時鐘脈沖電路和數(shù)字輸出電路組成。數(shù)據(jù)寄存器由5個D觸發(fā)器構(gòu)成。3.1.2 電路原理逐次漸進(jìn)型AD轉(zhuǎn)換電路是一種直接型AD轉(zhuǎn)換電路。類似于天平稱量其轉(zhuǎn)換原則。平衡是稱重的過程中,從開始嘗試把最重的重量較重的物體。如果對象比體重更重要,重量保留。如果物體光和體重,然后移除權(quán)重。加上第二個的重量重復(fù)上述過程。以此類推，直到質(zhì)量最小的砝碼。最重，留下砝碼的總重量就是被稱量物體的總重量。仿照著這一個原理，連續(xù)增量型AD轉(zhuǎn)換電路不同的參考電壓從大到小,連續(xù)與輸入模擬電壓相比,數(shù)字量的轉(zhuǎn)換的逐次逼近輸入模擬。第3.2節(jié) 逐次漸進(jìn)

45、型AD轉(zhuǎn)換電路仿真3.2.1 仿真電路圖圖3·2 4位逐次比較型AD轉(zhuǎn)換電路仿真電路圖3.2.2 使用元器件比較器：LM393×1數(shù)據(jù)寄存器：74LS74×3反相器：7404N×1與門：74LS08×1模數(shù)轉(zhuǎn)換器：VDAC8×18位雙向移位寄存器：74198×1發(fā)光二極管：LED_RED×4圖3·3 LM393芯片邏輯圖LLM393雙電壓比較器集成電路。輸出負(fù)載阻抗可以加入任何允許的電壓范圍內(nèi)的電源電壓。不限制終端電壓值。芯片是高增益、寬帶設(shè)備,像大多數(shù)比較器,如果輸出輸入很容易產(chǎn)生寄生電容和耦合。都需要

46、注意比較器不能使用別針。都需要注意比較器不能使用別針。圖3·4 7404N芯片邏輯管腳圖該芯片內(nèi)部含有6組反相器。14管腳接電源，7管腳接地。電源電壓為7V。A1輸入高電平時，Y1輸出低電平；A1輸入低電平時，Y1輸出高電平。其它五組反相器功能與之相同。圖3·5 74LS08芯片內(nèi)部邏輯圖4LS08芯片內(nèi)部為4組2輸入與門。14管腳接電源，7管腳接地。當(dāng)同一組中，兩個輸入端都為高電平時，輸出為高電平。當(dāng)兩個輸入都為低電平或者僅有一個輸入為高電平時，輸出為低電平。其他三組工作狀態(tài)與之相同。圖3·6 74198內(nèi)部邏輯圖74198是高速8位并行輸入輸出移位寄存器。該芯

47、片有四種模式，分別為保持、左移、右移和數(shù)據(jù)加載。每種模式由兩個功能選擇輸入端控制。分別為S0和S1。當(dāng)至少一個使能端為高電平時，八個輸入、輸出為高阻抗?fàn)顟B(tài)。而順序操作和清除寄存器不受影響。74198的清除功能是異步的，并且所有的輸入端都有防靜電放電和瞬態(tài)過電壓保護(hù)功能。表3·2 74198芯片真值表模式輸入輸入輸出輸出CLEAR功能選擇輸出控制CLOCK串行輸入輸出AQAHQHQA'QH'S1S0G1G2SLSRZ011XXXXXZZ00CLEAR00X00XXX00000X000XXX0000保持 10000XXXQA0QH0QA0QH0右移10100X11QGn1

48、QGn10100X0QBn1QBn1左移110001XQBn0QBn1110000XQBnLQBnQGn數(shù)據(jù)加載111XXXXahaH（X為任意電平；Z為高阻抗；a和h表示輸入A和H的穩(wěn)態(tài)電平；QNn和QGn為指示最近一次激活轉(zhuǎn)換之前的QN或QG的級別。）74198芯片的1管腳和19管腳為模式選擇輸入端；2管腳和3管腳為三態(tài)輸出（低電平有效）；7、13、6、14、5、14、16管腳為并行數(shù)據(jù)輸入。8管腳和17管腳為串行輸入（標(biāo)準(zhǔn)輸出）；9管腳為異步主復(fù)位輸入（低電平有效）；20針電源輸入銷和10、20針連接5 v電壓,10針接地;12針時鐘脈沖輸入;銷11和18針分別為串行數(shù)據(jù)右移輸入和串行數(shù)

49、據(jù)輸入左移。3.2.3仿真結(jié)果圖3·7 啟動脈沖生成電路圖3·8啟動脈沖生成結(jié)果啟動脈沖生成電路由一個5V,1kHz時鐘電壓源和一個常開式按鈕開關(guān)構(gòu)成，當(dāng)按下此開關(guān)時，輸出端輸出一個啟動脈沖。輸入基準(zhǔn)電壓VREF為8V，時鐘脈沖接入100KHz的方波。表3·2 4位逐次漸進(jìn)型AD轉(zhuǎn)換電路的輸入輸出對照模擬信號D3D2D1D0表示電壓誤差7.2V11107V2.78%6.6V11016.5V1.51%5.3V10105V5.66%4.6V10014.5V2.17%3.5V01113.5V0%2.1V01002V4.76%1.0V00101V0%4位逐次漸進(jìn)型AD轉(zhuǎn)換

50、電路的工作過程如下：啟動脈沖到來后，電路開始工作。首先啟動脈沖先將由5個D觸發(fā)器構(gòu)成的數(shù)據(jù)寄存器清零，并使U9A的Q端輸出為1。在開始脈沖和時鐘脈沖的作用,U8A開門。時鐘脈沖CP到移位寄存器。第一個時鐘脈沖的作用下CP,移位寄存器設(shè)置= 01111。被置QAQBQCQDQE=01111。低水平的最高水平的數(shù)據(jù)寄存器1,即Q4Q3Q2Q1為1000。數(shù)模轉(zhuǎn)換器1000對應(yīng)的模擬電壓與被測模擬電壓比較器的比較。測電壓大于數(shù)字量所對應(yīng)的模擬電壓時，比較器輸出為1，當(dāng)被測電壓小于數(shù)字量所對應(yīng)的電壓時，比較器的輸出是零。比較器的結(jié)果發(fā)送給數(shù)據(jù)寄存器的輸出D3。當(dāng)?shù)诙€時鐘脈沖到來時,認(rèn)為寄存器設(shè)置為1

51、時,同時高到低。第三季度改變了從0到1,這個正跳變作為作為有效觸發(fā)信號加到U5E的C1管腳，是第一次保存的結(jié)果存在Q4中。此時其他觸發(fā)器無脈沖跳變，因此狀態(tài)保持不變。此時，Q4Q3Q2Q1為1100。DA轉(zhuǎn)換器再將1100所對應(yīng)的模擬電壓與被測電壓相比較。此過程經(jīng)歷四次，則可以得到四個比較結(jié)果，即為此電路輸出的數(shù)字信號。第4章 雙積分型AD轉(zhuǎn)換電路第4.1節(jié) 雙積分型AD轉(zhuǎn)換電路簡介4.1.1 電路結(jié)構(gòu)圖4·1 雙積分型AD轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)二重積分AD轉(zhuǎn)換電路主要由標(biāo)準(zhǔn)的電源、計數(shù)器、時鐘控制電路、比較器和積分器的零。N二重積分AD轉(zhuǎn)換電路使用一個計數(shù)器。N計數(shù)器由JK觸發(fā)器，N位雙積分

52、型AD轉(zhuǎn)換電路使用N位計數(shù)器。4.1.2 電路原理雙積分型AD轉(zhuǎn)換電路的重要思想是兩次積分。第一次積分是輸入的模擬信號向電容C充電，充電的時間對應(yīng)的時鐘脈沖的個數(shù)與電壓值成正比。第一次積分也叫正向積分。當(dāng)?shù)谝淮畏e分結(jié)束后，邏輯控制單元將將模擬開關(guān)切換到標(biāo)準(zhǔn)電壓源，由于標(biāo)準(zhǔn)電壓源與輸入的模擬信號極性相反，因此，電容器開始放電。同樣，放電過程對應(yīng)的時鐘脈沖的個數(shù)反應(yīng)了放電過程的時間。這就是第二次積分，也叫反向積分。當(dāng)電容器放電結(jié)束后比較器輸出信號是計數(shù)器停止工作。計數(shù)器的計數(shù)反映了輸入模擬電壓的大小。第4.2節(jié) 雙積分型AD轉(zhuǎn)換電路仿真4.2.1 仿真電路圖圖4·2 雙積分型AD轉(zhuǎn)換電路

53、仿真電路圖4.2.2 所用元器件電阻:1K×1集成運(yùn)算放大器：3288RT×2電容：1F×1JK觸發(fā)器：JK_FF_NEGSR×4與門：ADN2×14.2.3 仿真結(jié)果結(jié) 論AD轉(zhuǎn)換電路是信息系統(tǒng)中至關(guān)重要的組成部分。它廣泛應(yīng)用于通信、測量等各種數(shù)字信號處理系統(tǒng)中。抽樣、保持、量化以及編碼共同組成了整個AD轉(zhuǎn)換的所有過程抽樣和保持兩個過程在專門的抽樣保持電路中完成。經(jīng)過抽樣保持后，輸入的連續(xù)的模擬信號變?yōu)殡x散的模擬信號。因此真正做到模數(shù)轉(zhuǎn)換的過程是在AD轉(zhuǎn)換電路中完成的。對離散的模擬信號的量化和編碼有許多不同的方法，依照不同的方法和原理，AD轉(zhuǎn)換電路的形式也是多種多樣的。本文主要研究了并行比較型、逐次漸進(jìn)型和雙積分型三種AD轉(zhuǎn)換電路的基本原理，并通過Multisim對這三種不同原理的AD轉(zhuǎn)換電路的仿真，實現(xiàn)了對模擬信號的量化、編碼的過程。通過對三種AD轉(zhuǎn)換電路的工作過程和結(jié)果的分析可以得到以下結(jié)論：1. 并行比較型AD轉(zhuǎn)換電路是一種直接的AD轉(zhuǎn)換電路。它通過將模擬電壓與基準(zhǔn)電壓產(chǎn)生的各階電壓值相比較從而得到模擬量的大小。進(jìn)而通過編碼器將模擬量用數(shù)字代碼表示。通過對比AD轉(zhuǎn)換電路的數(shù)據(jù)信號，再輸入模擬電壓的終端信號，也就能夠求出比較器的數(shù)據(jù)值。加入沒有考量到各個元器件的延遲值，輸入的模擬信號和輸出的數(shù)字