數(shù)模變換器和模數(shù)變換器學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1數(shù)模變換器和模數(shù)變換器數(shù)模變換器和模數(shù)變換器第一頁，共51頁。 一、能將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的裝置一、能將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的裝置(zhungzh)稱為數(shù)稱為數(shù)/模變換器模變換器( 簡簡稱稱D/A變換器變換器 ); 能將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的裝置能將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的裝置(zhungzh)稱為模稱為模/數(shù)數(shù)變換器變換器( 簡稱簡稱A/D變換器變換器 )。10.1 概述概述(i sh)二、分類A/D轉(zhuǎn)換器：直接A/D轉(zhuǎn)換器：輸入的模擬信號被直接轉(zhuǎn)換成輸出的數(shù)字信號。間接A/D轉(zhuǎn)換器：輸入的模擬信號首先被轉(zhuǎn)換成某種中間量（例如時間、頻率等）然后再將這種中間量轉(zhuǎn)換成所需要的數(shù)字信號輸出。D/A

2、轉(zhuǎn)換器：直接D/A轉(zhuǎn)換器，間接D/A 轉(zhuǎn)換器。三、模數(shù)之間轉(zhuǎn)換的意義1、計算機(jī)的應(yīng)用(yngyng)；2、數(shù)字測量儀表；3、數(shù)字通信和遙測； 第1頁/共51頁第二頁，共51頁。四、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用(yngyng)放大器放大器傳感器傳感器(溫度、壓溫度、壓力、流量力、流量、應(yīng)力等、應(yīng)力等）采樣采樣/保持器保持器A/D計算機(jī)計算機(jī)顯示器顯示器D/A示波器示波器打印機(jī)打印機(jī)計算機(jī)進(jìn)行各種數(shù)字處理（如濾波(lb)、計算）、數(shù)據(jù)保存、打印等顯示器顯示字符、曲線、圖形(txng)、圖象等第2頁/共51頁第三頁，共51頁。10.2 D/A 變換器變換器（Digital Analog Conv

3、erter）一、概述一、概述 1、D/A轉(zhuǎn)換器可以認(rèn)為是一種譯碼電路，它能夠?qū)匆欢ǚ睫D(zhuǎn)換器可以認(rèn)為是一種譯碼電路，它能夠?qū)匆欢ǚ桨妇幋a的數(shù)字案編碼的數(shù)字(shz)信號，轉(zhuǎn)換成模擬信號，并以電壓或電流信號，轉(zhuǎn)換成模擬信號，并以電壓或電流的形式輸出。的形式輸出。2、三種基本形式、三種基本形式（1）隨意的）隨意的D/A：每個代碼所對應(yīng)的輸出電壓可以根：每個代碼所對應(yīng)的輸出電壓可以根據(jù)需要任意規(guī)定。據(jù)需要任意規(guī)定。（2）非線性的）非線性的D/A：輸出的電壓和輸入的數(shù)字：輸出的電壓和輸入的數(shù)字(shz)量之間成線性關(guān)系。量之間成線性關(guān)系。（3）線性的）線性的D/A：輸出電壓：輸出電壓UO和輸入的數(shù)字

4、和輸入的數(shù)字(shz)量量D之間成線性關(guān)系。即之間成線性關(guān)系。即 UO=DUR UR位模擬參考電壓位模擬參考電壓第3頁/共51頁第四頁，共51頁。10.2 D/A 變換器變換器一、概述一、概述(i sh)3、方框圖 寄存器參考電壓源電阻譯碼器n位模擬開關(guān)輸輸入入DUo寄存器：暫時存放輸入的數(shù)字量D，并控制n個模擬(mn)開關(guān)的轉(zhuǎn)換。模擬(mn)開關(guān)：對應(yīng)于數(shù)字量為1的位，開關(guān)將參考電源UR按位切換到譯碼器，對應(yīng)于數(shù)字量為0的位，開關(guān)接通到地。電阻譯碼器：把輸入D中各位的1，按權(quán)變換成電流。 由于構(gòu)成數(shù)字代碼的每一位都有一定的由于構(gòu)成數(shù)字代碼的每一位都有一定的“權(quán)重權(quán)重”，因此為了將數(shù)，因此為了

5、將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，就必須將每一位代碼按其字量轉(zhuǎn)換成模擬量，就必須將每一位代碼按其“權(quán)重權(quán)重”轉(zhuǎn)換成相應(yīng)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)(xingyng)的模擬量，然后再將代表各位的模擬量相加，即可得到與的模擬量，然后再將代表各位的模擬量相加，即可得到與該數(shù)字量成正比的模擬量，這就是構(gòu)成該數(shù)字量成正比的模擬量，這就是構(gòu)成D/A變換器的基本思想。變換器的基本思想。第4頁/共51頁第五頁，共51頁。二、二、 權(quán)電阻權(quán)電阻(dinz)D/A變換器變換器1、電路(dinl)組成 AuORI3S3d3+UREF23RI0S0d022RI1S1d12RI2S2d2R/2UREF：基準(zhǔn)電源。A：求和放大器。數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成電流，

6、在輸入端疊加后，以模擬電壓形式輸出。權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)：每個電阻的阻值與對應(yīng)的權(quán)成反比。模擬電子開關(guān)：S0，S1，S2，S3它們(t men)受被轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)字信號所控制。當(dāng)di=1時，Si接到UREF，反之，Si接地。 第5頁/共51頁第六頁，共51頁。二、二、 權(quán)電阻權(quán)電阻(dinz)D/A變換器變換器1、電路(dinl)組成 AuORI3S3d3+UREF23RI0S0d022RI1S1d12RI2S2d2R/22、工作(gngzu)原理當(dāng)四位二進(jìn)制數(shù)字信號d0，d1，d2，d3到來時，流入A的總電流I= I0d0+I1d1+I2d2+I3d3= 3REF2REF12REF03REFdRUdR

7、2UdR2UdR2U30iii3REF332211003REF2dR2U)2d2d2d2d(R2U第6頁/共51頁第七頁，共51頁。二、二、 權(quán)電阻權(quán)電阻(dinz)D/A變換器變換器1、電路(dinl)組成 AuORI3S3d3+UREF23RI0S0d022RI1S1d12RI2S2d2R/22、工作(gngzu)原理I30iii3REF332211003REF2dR2U)2d2d2d2d(R2U對于n位的權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器則有 I= 1n0iii1nREF2dR2U運算放大器輸出的模擬電壓uo=IRf= 1n0iiinREF2d2U輸出的模擬電壓正比于輸入的數(shù)字量，因而實現(xiàn)了從數(shù)字量

8、到模擬量的變換。1n0iiinREFo2d2Uu第7頁/共51頁第八頁，共51頁。二、二、 權(quán)電阻權(quán)電阻(dinz)D/A變換器變換器1、電路(dinl)組成 AuORI3S3d3+UREF23RI0S0d022RI1S1d12RI2S2d2R/22、工作(gngzu)原理1n0iiinREFo2d2Uu例如：數(shù)字量（二進(jìn)制數(shù)）(1011)2=(11)10當(dāng)1101輸入后，輸出電壓：16U11)21202121 (2UuREF32104REFo第8頁/共51頁第九頁，共51頁。二、二、 權(quán)電阻權(quán)電阻(dinz)D/A變換器變換器1、電路(dinl)組成 AuORI3S3d3+UREF23RI0

9、S0d022RI1S1d12RI2S2d2R/22、工作(gngzu)原理1n0iiinREFo2d2Uu3、說明優(yōu)點：簡單、直觀 缺點：權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)中各電阻阻值的精度很難實現(xiàn)，且難以集成。 第9頁/共51頁第十頁，共51頁。三、三、T型電阻型電阻(dinz)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 1、電路(dinl)組成 2、工作(gngzu)原理模擬電子開關(guān)：S0，S1，S2，S3它們受被轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制數(shù)字信號所控制。當(dāng)di=1時，Si接到UREF，反之，Si接地。 2RuO2RS2d2+AUREF2RS3d32RS0d02RS1d1R3R2RRR（1）T型電阻網(wǎng)絡(luò)的簡化 和權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)相比，和權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)相

10、比，T T形解碼網(wǎng)絡(luò)中電阻的類型少，形解碼網(wǎng)絡(luò)中電阻的類型少，只有只有R、2R兩種，電路構(gòu)成比較方便。兩種，電路構(gòu)成比較方便。第10頁/共51頁第十一頁，共51頁。三、三、T型電阻型電阻(dinz)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 1、電路(dinl)組成 2、工作(gngzu)原理2RuO2RS2d2+AUREF2RS3d32RS0d02RS1d1R3R2RRR（1）T型電阻網(wǎng)絡(luò)的簡化 2R2R2R2R2RAAR R R 2R 虛地A2R 2RAI/2 I/2I=UREF/3RI/16I/16根據(jù)疊加原理：其他端點無論是接地還是接電源，都可按上述方法處理。 第11頁/共51頁第十二頁，共51頁。三

11、、三、T型電阻型電阻(dinz)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器換器 1、電路(dinl)組成 2、工作(gngzu)原理2RuO2RS2d2+AUREF2RS3d32RS0d02RS1d1R3R2RRR（1）T型電阻網(wǎng)絡(luò)的簡化 B2R 2RBI/2 I/2I=UREF/3RI/8I/162R2R2R2R2RBR R R 2R 虛地BI/8I/4I/2第12頁/共51頁第十三頁，共51頁。三、三、T型電阻型電阻(dinz)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 1、電路(dinl)組成 2、工作(gngzu)原理2RuO2RS2d2+AUREF2RS3d32RS0d02RS1d1R3R2RRR（1）T型電阻網(wǎng)絡(luò)的簡

12、化 I=UREF/3RI/16I/8I/4I/2（2）電流分流當(dāng)某一端點接參考電源，流進(jìn)該端點的電流為I=UREF/3R（每個端點均一樣）但對運算放大器的反相端的電流貢獻(xiàn)卻不一樣 第13頁/共51頁第十四頁，共51頁。三、三、T型電阻型電阻(dinz)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器 1、電路(dinl)組成 2、工作(gngzu)原理2RuO2RS2d2+AUREF2RS3d32RS0d02RS1d1R3R2RRR（3）流入放大器的總電流 I=UREF/3RI/16I/8I/4I/2根據(jù)疊加原理。當(dāng)四位二進(jìn)制數(shù)字信號d0，d1，d2，d3到來時，流入A的總電流I總=I0d0+I1d1+I2d2+I

13、3d3 ，即30iii4REF332211004REF321032102dR32U)2d2d2d2d(R32U)2/d4/d8/d16/d( I2/ Id4/ Id8/ Id16/ IdI總30iii4REF2dR32UI總第14頁/共51頁第十五頁，共51頁。三、三、T型電阻型電阻(dinz)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器換器 1、電路(dinl)組成 2、工作(gngzu)原理2RuO2RS2d2+AUREF2RS3d32RS0d02RS1d1R3R2RRR（3）流入放大器的總電流 I/16I/8I/4I/2（4）運算放大器輸出的模擬電壓 30iii4REF2dR32UI總30iii4REFf02

14、d2URIu總30iii4REF02d2Uu輸出的模擬電壓正比于輸入的數(shù)字量。 （5）對于n位的T型網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器則有 1n0iiinREF02d2Uu第15頁/共51頁第十六頁，共51頁。三、三、T型電阻型電阻(dinz)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 1、電路(dinl)組成 2、工作(gngzu)原理2RuO2RS2d2+AUREF2RS3d32RS0d02RS1d1R3R2RRRI/16I/8I/4I/230iii4REF02d2Uu3、說明（1）所使用的電阻只有兩種R和2R，故精度較高，便于集成。（2）傳輸時間不同，影響工作速度。（3）實用中使用倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器。 第16頁/

15、共51頁第十七頁，共51頁。三、三、T型電阻型電阻(dinz)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器 1、電路(dinl)組成 2RuO2RS2d2+AUREF2RS3d32RS0d02RS1d1R3R2RRRI/16I/8I/4I/230iii4REF02d2UuS1S0uO+AUREFS3I/2d3I/8d1I/4d3I/16d02R2R R 2R R 2R R 2R I S2R第17頁/共51頁第十八頁，共51頁。四、具有四、具有(jyu)雙極性輸出的雙極性輸出的D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器能夠輸出正、負(fù)數(shù)能夠輸出正、負(fù)數(shù) 因為在二進(jìn)制算術(shù)運算中，通常把帶符號的數(shù)值表示為補(bǔ)碼形式，所以(suy)希望D/A轉(zhuǎn)換

16、器能把輸入的正、負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼分別轉(zhuǎn)換成正、負(fù)極性的模擬電壓。 1、輸入為三位二進(jìn)制補(bǔ)碼(b m)時的輸出 補(bǔ)碼輸入對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)要求的輸出電壓d2d1d00 1 10 1 00 0 10 0 01 1 11 1 01 0 11 0 0+3+2+10-1-2-3-4+3v+2v+1v0-1v-2v-3v-4v第18頁/共51頁第十九頁，共51頁。四、具有雙極性輸出四、具有雙極性輸出(shch)的的D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器能夠輸出能夠輸出(shch)正、負(fù)數(shù)正、負(fù)數(shù) 2、電路(dinl)形式 IBuORBVBR/2+AUREF20RS2d021RIfS1d122RIS0d23、工作(gngzu)原理 選擇

17、合適的VB和RB使 BREFBBIRURV由圖可見： )2d2d2d(R2U)dR1dR1dR41(UI2211002REF210REF)2d2d2d(R2UI2211002REF第19頁/共51頁第二十頁，共51頁。2、電路(dinl)形式 IBuORBVBR/2+AUREF20RS2d021RIfS1d122RIS0d23、工作(gngzu)原理 )2d2d2d(R2UI2211002REFRU)2d2d2d(R2U2R2R)II (2RIuREF2211002REFBf02) 1d(2d2d2U)22d2d2d(2U2211003REF22211003REF當(dāng)UREF=8v時 22110

18、002) 1d(2d2du四、具有四、具有(jyu)雙極性輸出的雙極性輸出的D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器能夠輸出正、能夠輸出正、負(fù)數(shù)負(fù)數(shù) 第20頁/共51頁第二十一頁，共51頁。2、電路(dinl)形式 IBuORBVBR/2+AUREF20RS2d021RIfS1d122RIS0d23、工作(gngzu)原理 )2d2d2d(R2UI2211002REFRU)2d2d2d(R2U2R2R)II (2RIuREF2211002REFBf02) 1d(2d2d2U)22d2d2d(2U2211003REF22211003REF當(dāng)UREF=8v時 22110002) 1d(2d2du補(bǔ)碼輸入對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)要

19、求的輸出電壓d2d1d00 1 10 1 00 0 10 0 01 1 11 1 01 0 11 0 0+3+2+10-1-2-3-4+3v+2v+1v0-1v-2v-3v-4v四、具有雙極性輸出的四、具有雙極性輸出的D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器能夠能夠(nnggu)輸出正、負(fù)數(shù)輸出正、負(fù)數(shù) 第21頁/共51頁第二十二頁，共51頁。五、五、D/AD/A變換器的主要變換器的主要(zhyo)(zhyo)技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)有時也用輸入數(shù)字(shz)量的有效位數(shù)來表示分辨率。1、分辨率：指最小輸出、分辨率：指最小輸出(shch)電壓和最大輸出電壓和最大輸出(shch)電壓之比。電壓之比。 2、線性度：線性度：通常

20、用非線性誤差的大小表示D/A 變換器的線性度。把偏離理想的輸入輸出特性的偏差與滿刻度輸出之比的百分?jǐn)?shù)定義 為非線性誤差。 3、輸出電壓輸出電壓( 電流電流 )的建立時間：的建立時間：完成一次轉(zhuǎn)換的時間包括兩部分：一是運算放大器到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)輸出所需要的時間。二是距運算放大器最遠(yuǎn)的那一位輸入信號的傳輸時間。 第22頁/共51頁第二十三頁，共51頁。五、五、D/AD/A變換器的主要變換器的主要(zhyo)(zhyo)技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)4、轉(zhuǎn)換誤差（1）比例系數(shù)誤差：由于UREF偏離標(biāo)準(zhǔn)值引起的誤差。其大小與輸入的數(shù)字信號的大小有關(guān)。（2）漂移誤差：由運算放大器的零點漂移引起的誤差。它與輸入的數(shù)字信號無

21、關(guān)。（3）非線性誤差：由模擬開關(guān)(kigun)的壓降和電阻網(wǎng)絡(luò)中各電阻阻值的偏差引起。（4）動態(tài)誤差：在輸入的數(shù)字量發(fā)生變化時，由于各位數(shù)傳到放大器輸入端的時間不一樣而產(chǎn)生的誤差。 第23頁/共51頁第二十四頁，共51頁。六、六、D/AD/A轉(zhuǎn)換器中的模擬轉(zhuǎn)換器中的模擬(mn)(mn)開關(guān)開關(guān) 1、要求、要求（1）開關(guān)的狀態(tài)是由輸入的數(shù)字信號來控制的。）開關(guān)的狀態(tài)是由輸入的數(shù)字信號來控制的。（2）因為它所傳送的是模擬信號，所以）因為它所傳送的是模擬信號，所以(suy)要求開關(guān)的接通和斷要求開關(guān)的接通和斷開不影響被傳送的模擬信號數(shù)值，即應(yīng)盡可能地接近理想開關(guān)。開不影響被傳送的模擬信號數(shù)值，即應(yīng)盡

22、可能地接近理想開關(guān)。第24頁/共51頁第二十五頁，共51頁。六、六、D/AD/A轉(zhuǎn)換器中的模擬轉(zhuǎn)換器中的模擬(mn)(mn)開關(guān)開關(guān) 2 、 雙 極 型 模 擬、 雙 極 型 模 擬(mn)開關(guān)開關(guān)T1+ 1 2v+3v-12vuO+Adi2iR+UREFT2T4T32.2k2.2k2.2k4.7k當(dāng)di=1時：V=3vT1截止IC1=0VB2=-12vT2截止VC2=12vT3飽和(boh)，T4截止相當(dāng)于開關(guān)Si接至UREF當(dāng)di=0時：V=0vT1飽和(boh)IC1很大VB2較高T2飽和(boh)VC2低電平T3截止，T4飽和(boh)相當(dāng)于開關(guān)Si接至地 第25頁/共51頁第二十六頁

23、，共51頁。六、六、D/AD/A轉(zhuǎn)換器中的模擬轉(zhuǎn)換器中的模擬(mn)(mn)開關(guān)開關(guān) 3、CMOS開關(guān)電路開關(guān)電路 當(dāng)輸入(shr)端di為高電平時：u1為低u2為高T9導(dǎo)通 u3為低 T8截止當(dāng)輸入(shr)端di為低電平時：u1為高u2為低T9截止 u3為高 T8導(dǎo)通I1T8T2diV+T9T7T6T5T4T1T3I2u1接2R電阻u2u3T1，T4，T6，T8，T9為N溝道(u do)MOS管，T2，T3，T5，T7為P溝道(u do)MOS管。 T1與T2，T4與T5，T6與T7構(gòu)成CMOS反相器。 T1與T2，T4與T5，T6與T7構(gòu)成CMOS反相器。 第26頁/共51頁第二十七頁，

24、共51頁。 A/D變換器的任務(wù)是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字變換器的任務(wù)是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字(shz)量量,它是模擬信它是模擬信號和數(shù)字號和數(shù)字(shz)儀器的接口。儀器的接口。10.3 A/D 變換器變換器(ADCAnalog Digital Converter)一、一、A/D轉(zhuǎn)換的一般步驟轉(zhuǎn)換的一般步驟采樣：按一定的時間間隔取模擬信號的量值。采樣：按一定的時間間隔取模擬信號的量值。保持：將所采樣的模擬信號量值保持一段時間，以便轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的數(shù)保持：將所采樣的模擬信號量值保持一段時間，以便轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的數(shù)字量。字量。量化：將采樣的模擬信號以最小數(shù)字單位（量化單位）去衡量，比較量化：將采樣的模擬信號以最小數(shù)

25、字單位（量化單位）去衡量，比較，取整。用有限個幅度值來表示斷續(xù)脈沖，取整。用有限個幅度值來表示斷續(xù)脈沖(michng)的幅度值。的幅度值。編碼：量化后的數(shù)值用二進(jìn)制數(shù)來表示。編碼：量化后的數(shù)值用二進(jìn)制數(shù)來表示。 采樣采樣/保持器保持器量化量化/編碼編碼uiuo模擬輸入模擬輸入數(shù)字輸出數(shù)字輸出A/D轉(zhuǎn)換命令轉(zhuǎn)換命令第27頁/共51頁第二十八頁，共51頁。一、一、A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換(zhunhun)的一般步驟的一般步驟1、采樣(ci yn)和保持 （1）功能： 在A/D轉(zhuǎn)換期間(qjin)，使A/D的輸入電壓u2保持不變。tt1t2t3t4t5t6t7模擬信號模擬信號信號幅度信號幅度數(shù)字信號數(shù)字信號A

26、/D轉(zhuǎn)換命轉(zhuǎn)換命令令為了用采樣信號表示輸入的模擬信號ui，必須滿足采樣定理 ：fs2fimax fs為采樣信號的頻率，fimax為ui的最高頻率分量的頻率 第28頁/共51頁第二十九頁，共51頁。t采樣采樣(ci yn)信信號號高電平期間高電平期間uo跟隨跟隨ui低電平期間低電平期間uo保持不變，同時保持不變，同時A/D進(jìn)行轉(zhuǎn)換進(jìn)行轉(zhuǎn)換ui輸入模擬信號輸入模擬信號uo采樣采樣/保持器輸出信號保持器輸出信號（2）采樣(ci yn)保持原理 一、一、A/D轉(zhuǎn)換的一般轉(zhuǎn)換的一般(ybn)步驟步驟1、采樣和保持 ui(t)uo(t)C由采樣信號控制第29頁/共51頁第三十頁，共51頁。（3）采樣(ci

27、 yn)保持電路 一、一、A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換(zhunhun)的一般步驟的一般步驟1、采樣(ci yn)和保持 基本形式 +uouiRfChTRIus當(dāng)us =1時，T導(dǎo)通，ui經(jīng)RI和T給Ch充電，充電結(jié)束后，uO=ui = uC當(dāng)us=0時，T截止，由于Ch上的電壓可以在一段時間內(nèi)基本保持不變，所以uO的數(shù)值也被保持下來?；倦娐沸问降娜秉c：給C充電經(jīng)過了RI，使較大，而RI又不能小，因RI為越小，輸入電阻越小。 選擇RI=Rf 第30頁/共51頁第三十一頁，共51頁。（3）采樣(ci yn)保持電路 一、一、A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換(zhunhun)的一般步驟的一般步驟1、采樣(ci yn)和保持 實

28、際電路 當(dāng)S閉合時，A1和A2均工作在電壓跟隨器狀態(tài)，所以uO=uO=us，同時uO經(jīng)R2給Ch充電使uCh=ui，當(dāng)us返回低電平后，S斷開，但由于Ch上的電壓不變，所以uO維持不變。D1，D2構(gòu)成保護(hù)電路。在S斷開期間，如果ui發(fā)生變化，uO可能變得非常大。當(dāng)uO比uO高或低一個二極管的壓降時，D1，或D2導(dǎo)通，從而將uO限制在ui+uD以內(nèi)，而在開關(guān)S閉合的情況下，uO和uO相等，故D1，D2均不導(dǎo)通，保護(hù)電路不起作用。 us =1時，S閉合；us =0時，S斷開 R2R1+ChA2A1LuouSuiD2D1ui S第31頁/共51頁第三十二頁，共51頁。一、一、A/D轉(zhuǎn)換的一般轉(zhuǎn)換的一

29、般(ybn)步步驟驟2、量化和編碼(bin m) 在用數(shù)字量表示采樣電壓時，必須把它化成一個最小單位的整數(shù)倍。所規(guī)定(gudng)的最小數(shù)量單位量化單位（）。這個過程叫做量化。例如：用8位二進(jìn)制數(shù)去表示一個滿刻度位255mv的模擬電壓，8位二進(jìn)制的最小數(shù)為00000001，表示1mv，而11111111表示255mv。但若模擬電壓為1.5mv，那么是用00000001表示，還是用00000010表示？就取決于采用的量化方法。 第32頁/共51頁第三十三頁，共51頁。一、一、A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換(zhunhun)的一般步驟的一般步驟2、量化和編碼(bin m) （1）兩種量化方法只舍不入：當(dāng)0mvuO

30、1mv 取uO = 0mv 當(dāng)1mvuO2mv 取uO = 1mv 有舍有入：當(dāng)0mvuO0.5mv 取uO = 0mv 當(dāng)0.5mvuO1.5mv 取uO =1mv （2）編碼將量化后的數(shù)值用二進(jìn)制代碼(di m)表示。（3）量化誤差由于模擬電壓是連續(xù)的，它就不一定能夠被整除，因而就不可避免地出現(xiàn)誤差。 第33頁/共51頁第三十四頁，共51頁。二、幾種二、幾種(j zhn)常用的常用的A/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器換器 1、計數(shù)(j sh)式反饋型A/D轉(zhuǎn)換器 （ 1 ） 電 路(dinl)形式d0uIuL轉(zhuǎn)換控制信號D/A轉(zhuǎn)換器計 數(shù) 器GC時鐘信號模擬輸入uo+-d1dn-2dn-1 （2）工作原理 轉(zhuǎn)

31、換開始前，先將計數(shù)器清零，此時uL=0，uC=1。 當(dāng)uL =1時電路開始轉(zhuǎn)換，時鐘信號通過門G時計數(shù)器做加法計數(shù)。隨著加法計數(shù)的進(jìn)行，D/A的輸出不斷增加，當(dāng)uO= uI時，比較器的輸出uC=0，將門G封鎖。于是計數(shù)器停止工作。這時計數(shù)器中所存的數(shù)字就是輸入模擬電壓所對應(yīng)的數(shù)字信號。優(yōu)點：電路結(jié)構(gòu)簡單。缺點：轉(zhuǎn)換速度太低。 第34頁/共51頁第三十五頁，共51頁。二、幾種二、幾種(j zhn)常用的常用的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 2、逐次(zh c)漸近型A/D轉(zhuǎn)換器 （1）基本思路 若有四個砝碼若有四個砝碼(f m)共重共重15克，每個重量分別為克，每個重量分別為8、4、2、1克。設(shè)待秤重量克。

32、設(shè)待秤重量Wx = 13克，可以用下表步克，可以用下表步驟來秤量：驟來秤量：砝碼重砝碼重第一次第一次第二次第二次第三次第三次第四次第四次加加4克克加加2克克加加1克克8 克克 砝碼總重砝碼總重 待測重量待測重量Wx ，故保留，故保留砝碼總重仍砝碼總重仍 待測重量待測重量Wx ，故撤除，故撤除砝碼總重砝碼總重 待測重量待測重量Wx ，故保留，故保留暫時結(jié)果暫時結(jié)果8 克克12 克克12 克克13 克克 結(jié)結(jié) 論論ui1/2Vm0 uI，說明這個數(shù)字過大，故將最高位的“1”清除；若u0UI 5VR/8 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 5VR/8 UI 4VR/8 0 0 0 1 1 1 1

33、 1 0 0 7VR/8 UI 6VR/8 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 VR UI 7VR/8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4VR/8 UI 3VR/8 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 3VR/8 UI 2VR/8 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 2VR/8 UI VR/8 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 VR/8 UI 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 特點：輸入電壓特點：輸入電壓UI每增加每增加VR/8 ，輸出，輸出(shch)數(shù)字量增加數(shù)字量增加1二、幾種二、幾種(j zhn)常用的常用的A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器器 3、并行(bngxng)A/D轉(zhuǎn)換器 三位并聯(lián)比較型三位并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器中的轉(zhuǎn)換器中的編碼器真值表編碼器真值表第45頁/共51頁第四十六頁，共51頁。 一、分辨率：以輸出二進(jìn)制代碼一、分辨率：以輸出二進(jìn)制代碼(di m)的位數(shù)表示分辨率。的位數(shù)表示分辨率