第十一章數(shù)模轉(zhuǎn)換

第十一章數(shù)模轉(zhuǎn)換第1頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三求和放大器是理想運(yùn)放，接成負(fù)反饋開環(huán)增益∞，輸入電流=0，輸入電阻∞，輸出電阻=0V+>V-vo為正V+<V-vo為負(fù)∵RF負(fù)反饋，V->V+時(shí)，vo負(fù)值反饋V-，使V-降低。∴V-≈V+=0虛地點(diǎn)運(yùn)放輸入電流為零vo=-RFi∑=-RF(I3+I2+I1+I0)

∵V-≈0∴

di=1，有支路電流Ii取RF=R/2代入第2頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三n位的權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器當(dāng)RF=R/2vo變化范圍Dn=0vo=0，所以vo變化范圍0→

權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)簡單，電阻阻值多，精度難以保證。Dn=111…11第3頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三（2）倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器開關(guān)Si接哪邊都是接地。只有R、2R兩種阻值的電阻V-虛地點(diǎn)，等效電路電阻網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)后，總阻值為R，總電流流過每個(gè)支路的電流I/2、I/4、I/8、I/16di=0Si→V+di=1Si→V-第4頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三流入V-電流反饋電阻R，輸出電壓n位倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)RF=R時(shí)第5頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三9.2A/D轉(zhuǎn)換器（1）基本原理取樣-保持-量化-編碼①取樣定理

fS≥2fi(max)

取樣頻率≥輸入模擬信號(hào)vI的最大頻率分量頻率的2倍，就可以用低通濾波器將取樣信號(hào)vS還原vI。低通濾波器的頻率特性fS=(3—5)fi(max)第6頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三②量化和編碼最小數(shù)量單位稱為量化單位△將取樣電壓表示為△的整數(shù)倍，叫做量化。編碼：將量化結(jié)果用代碼表示。量化誤差：模擬電壓取樣值不被△整除，舍棄的部分。例：0—1V模擬信號(hào)用3位二進(jìn)制碼表示取△=1/8V最大量化誤差△=1/8V第7頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三取△=2/15V0—1/15V0000—1/2△最大量化誤差減小到1/2△=1/15V第8頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三輸入模擬電壓在正、負(fù)范圍內(nèi)變化時(shí)，用二進(jìn)制補(bǔ)碼編碼。第9頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三③取樣保持電路T是N溝道增強(qiáng)型MOS管，作模擬開關(guān)用。取樣脈沖vL=高電平T導(dǎo)通vI→RI→T→CH電容充電取RI=RF，運(yùn)放輸入電流為零，充滿電后vo=vC=-vI當(dāng)vL=0MOS管截止，vC保持，運(yùn)放輸入阻抗越高，CH漏電越小，保持時(shí)間越長。第10頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三（2）并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器

直接A/D轉(zhuǎn)換器三部分組成：電壓比較器、寄存器、代碼轉(zhuǎn)換電路輸入信號(hào)vI是在0—VREF參考電壓源之間的模擬取樣值。輸出3位二進(jìn)制數(shù)碼d2d1d0。電阻分壓：1/15VREF—13/15VREF，7個(gè)比較電平，量化單位△=2/15VREF，7個(gè)電壓比較器C1…C7，vI→同相端，比較電平→反相端。vI<1/15VREF，C1…C7=0全為0，寄存器觸發(fā)時(shí)鐘CLK↑，存入全0。3/15VREF第11頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三7個(gè)電壓比較器C1…C7，vI→同相端，比較電平→反相端。vI<1/15VREF，C1…C7=0全為0，寄存器觸發(fā)時(shí)鐘CLK↑，存入全0。1/15VREF

≤vI<3/15VREF

C1=1CLK作用下Q1=1，其余全為0。3/15VREF

≤vI<5/15VREF

C1=C2=1比較電壓小于vI的比較器輸出全為1。第12頁，共14頁，2023年，2月20日，星期三代碼轉(zhuǎn)換電路（編碼器電路）d2=Q4d1=Q6+Q’4Q2d0=Q7+Q’6Q5+Q’4Q3+Q’2Q1輸入模擬電壓vI寄存器狀態(tài)數(shù)字量輸出Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1d2d1d0(0—1/15)VREF(1/15—3/15)VREF(3/15—5/15)VREF(5/15—7/15)VREF(7/15—9/15)VREF(9/15—11/15)VREF(11/15—13/15)VREF(13/15—1)VREF00000000000001000001100001110001111001111101111111111111000001010011100101110111省去取樣-保持電路，比較器和寄存器有取樣-保持功能。缺點(diǎn)：需要2n-1個(gè)電壓比較器和2n-1個(gè)觸發(fā)器，電路隨輸出代碼的位數(shù)成倍上升，如210-1=1023，不能實(shí)現(xiàn)n大的A/D轉(zhuǎn)換。優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)換速度快，一級(jí)觸發(fā)器的延遲時(shí)間和3級(jí)門電路的延遲時(shí)間50ns以下。并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度取決于量化電平，△越小，精度越高，比較器的觸發(fā)器數(shù)目多，電路復(fù)雜。第13頁，共1