大學課件：第9章2模數轉換-全文預覽
【正文】 觸發(fā)器 數據輸出 時鐘 10kΩ +5V CP 圖 912 計數器 ADC ⒉ 逐次逼近型 ADC ? 逐次逼近 （ 逐次比較 ） ADC與計數型ADC 工作原理類似 ， 也是由內部產生一個數字量送給 DAC， DAC輸出的模擬量與輸入的模擬量進行比較 。二是用 8g、 4g、 2g、 1g四只砝碼對重物進行稱量 。 這使 ADC電路很復雜 。 ? 并行比較 ADC的優(yōu)點是轉換速度快 ， 精度取決于電平的劃分 。 ? 經采樣保持后的輸入電壓接到比較器的反相輸入端 。 橫坐標是理想量化后的電壓輸入 ，縱坐標是輸出數字量及對應的電壓值 。 ? 量化過程只是把模擬信號按量化單位作了取整處理 ， 只有用代碼表示量化后的值才能得到數字量 。 兩種量化方法 ? 如果把數字量的最低有效位的 1所代表的模擬量大小叫做量化單位 ， 用 △ 表示 。 ? 因此對采樣保持得到的信號要用近似的方法進行取值 。 例如 LF198就是采用雙極型 場效應管工藝制造的單片采樣保持電路 。 12V RRA ??12RR所以輸出電壓與輸入電壓相比，不僅倒相，而且要乘以一個系數 當 T導通且電容 C充電結束時，由于放大倍數 采樣保持電路指標主要有兩個： ⑴ 采集時間：指發(fā)出命令后 ， 采樣保持電路的輸出由原保持值變化到輸入值所需的時間 。 場效應管重新導通 ，vO和 vC又重新跟隨 vI變化 。 在 vS為高電平期間 ， T導通 。 SS Tf1?? 采樣時間間隔為 TS，采樣頻率為 ， fA為 正弦信號的頻率。 ?圖 97(b)是采樣保持電路輸入和輸出及采樣信號波形圖。 ?vS為高電平時， S閉合； ?vS為低電平時， S斷開。 ? 其中采樣和保持由采樣保持電路完成 ，量化與編碼在轉換過程中同時完成 。 ? 一般 A/D轉換需經采樣 、 保持 、 量化 、 編碼四個步驟 。 C S vI vS vC (a)電路示意圖 ?S受采樣信號 vS控制。 采樣保持原理電路圖如圖 97(a)所示。 ? 圖中畫出了不同頻率的正弦信號用相同的頻率進行采樣 ， 垂直線段表示所采集的樣值 。 vO(t) vI(t) vS(t) T + A (a)基本采樣保持電路 C 圖 (a)中 ， 采樣開關由場效應管構成 ， 受采樣脈沖 vS控制 。 若 A為理想運放 ， 則流入運放 A輸入端的電流為 0， 所以三極管截止期間電容無放電回路 ， 電容保持上一次采樣結束時的輸入電壓瞬時值直到下一個采樣脈沖的到來 。 vO(t) vS(t) T + A (c)R2CTC的采樣保持電路 R1 R2 C 圖 (c)的原理與圖 (a)大致相同，只是 R2C必須足夠小， vO才能跟蹤 vI。 隨著集成電路的發(fā)展 ， 采樣保持電路已制作在一個芯片上 。 ? 任何一個數字量的大小只能是規(guī)定的最小數量的整數倍 ， 而不能是小數 。 而 0001還是用 0010 來表示呢 ？ 這要根據量化方法而定 。 ? 只舍不入法的量化誤差為 Δ；而有舍有入法的量化誤差為 Δ/2。 ? 圖 910是三位標準二進制 ADC的傳輸特性 。 較 ADC ? 電阻網絡按量化單位把參考電壓分成 1～ 7V之間的七個比較電壓分別接到七個比較器的同相輸入端 。 ? 經 74148優(yōu)先編碼器編碼后便得到二進制代碼輸出 。 ? 八位并行比較 ADC， 需 281=255個電壓比較器 ， 255個 D觸發(fā)器 。 ? 例如 ， 用量程為 15g的天平稱一重物可以用兩種方法：一是用每個重 1g的 15個砝碼對重物進行稱量 ， 每次加一只砝碼直至天平平衡為止 。 ⒈ 計數型 A/D轉換 ? 圖 912是計數型 A/D轉換器 ， 由一個計數器 、 D/A轉換器及比較器等組成 。 圖 913為八位逐次逼近 ADC的框圖。 例如上例中 ， 八個時鐘脈沖完成一次轉換 ， 若時鐘頻率為 2MHz， 則完成一次轉換的時間為： t=(8 106)/(2 106)=4181。 因為這種轉換器是對輸入模擬電壓進行瞬時采樣比較 ， 如果在輸入模擬電壓上疊加了外界干擾 ， 將會造成轉換誤差 。 0 vI vO t t 保持 2n D 由圖可知 ， 0～ t1這段時間 S1接 vI。 尤其是對工頻干擾 ， 如果轉換周期選擇得合適 （ 例如 2nTC為工頻電壓周期的整數倍 ） ， 從理論上可以消除工頻干擾 。 完成一次轉換需 T=(2n+D)TC時間 。 例如 ， 某 ADC的轉換時間 T為 1ms， 則該 A/D轉換器的轉換速度為 1/T=1000次 /s。例如 ， 一個八位 ADC滿量程輸入模擬電壓為 5V， 該 ADC能分辨的輸入電壓為 5/28=， 十位 ADC可以分辨的最小電壓 5/210=。 (1/2) LSB。例如 AD571JD輸入電壓范圍是：單極性 0V～10V，雙極性 5V～ +5V。 它很容易通過數據總線與微機相連而不需要附加接口邏輯電路 。 ?ADC0801的結構框圖如圖 917(a)所示。 ? 現(xiàn)以計算機控制的數據采集系統(tǒng)為例說明如何在計算機控制下對模擬
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