【文章內(nèi)容簡介】 REF偏離標準值所引起的誤 差小于 1/2LSB，試計算 VREF的相對穩(wěn)定度應取 多少？ 解： 首先計算對應于 1/2LSB輸入的電壓是多 少？當輸入代碼只有 LSB=1而其余各位均為 0 （且令 R=Rf）時，輸出電壓為： nREF00112n2n1n1nnREF02V )2d2d...2d2d(2VV???????故與 1/2LSB相對應的輸出電壓絕對值為： 然后再計算由于 VREF變化△ VREF所引起的 輸出變化△ V0，在 n位輸入的 DAC中，由 △ VREF引起的輸出電壓變化應為： 1nRE FnRE F2V2V21??? )2d2d...2d2d(2VV 00112n2n1n1nnREF0 ???????? 而且在輸入數(shù)字量最大時 (所有各位全為 1)，△ V0最大。這時的輸出電壓絕對值為： 根據(jù)題意， ∣ △ V0∣ 必須小于等于 1/2LSB 對應的輸出電壓，于是得到： RE F1010RE Fnn0 V212V212V ?????????11RE F0 2VV ?? 故得到參考電壓相對穩(wěn)定度為： 而允許參考電壓的變化量為： 11RE FRE F10102VV212???%2112221VV11101011RE FRE F ??????mv51222VV 101011RE FF ????? A/D轉(zhuǎn)換器 所謂 模數(shù)轉(zhuǎn)換 就是上述數(shù)模轉(zhuǎn)換的逆過 程，即將模擬電壓轉(zhuǎn)換成與之成比例的數(shù)字量。 實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路成為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，又稱 A/D 轉(zhuǎn)換器或 ADC。 在 A/D變換過程中，輸入的模擬信號往往在 時間上是連續(xù)的，而輸出是離散的數(shù)字量。所以 進行轉(zhuǎn)換時必須在一系列選定的瞬間對輸入的模 擬信號進行采樣，然后再將這些采樣值轉(zhuǎn)換為數(shù) 字量。 因此，一般 A/D轉(zhuǎn)換過程要經(jīng)過四個步驟： 采樣 保持 量化 編碼 不過這些步驟有些是合并進行的。 采樣 采樣 (又稱取樣 )是將一個連續(xù)變化的模擬量 轉(zhuǎn)換成時間上連續(xù) (離散 )的模擬量?；蛘哒f，采 樣就是把一個時間上連續(xù)的模擬量一串脈沖，這 些脈寬是等寬的，但其幅度取決于采樣的輸入的 模擬量。如圖 912所示。 圖 912 采樣保持 原理 圖中： ?i (t) —— 輸入模擬量 S (t) —— 采樣脈沖 ?0* (t) —— 采樣輸出信號 因此，采樣電路實際上是一個受采樣脈沖 控制的電子開關，在 S(t)采樣脈沖寬度 tw內(nèi)，開 關接通，此時輸出 ?0*(t)等于輸入 ?i(t)；而在 (Ts tw)的時間內(nèi)，開關斷開，輸出 ?0*(t)為 0。為了 使采樣信號恢復成原信號，采樣周期應滿足采樣 定理。 采樣定理： 通常取 ?s=(3~5)?imax 8) (9 ... .. 2 21Tmax ismax is fff ?? 即2. 采樣保持電路 所謂 采樣 ，即在一個微小時間內(nèi)對模擬信 號進行取樣，然后將此取樣的模擬信號保持一段 時間，使 A/D轉(zhuǎn)換器有充足的時間進行 A/D轉(zhuǎn) 換，這就是采樣。 保持電路的作用。 圖 913是取樣 — 保持電路的基本形式。圖 中： T —— N溝道增強型 MOS管，作為模擬開 關。 圖 913 采樣保持實用電路 當取樣控制信號 vL(S(t))為高電平時， T導 通。輸入信號 vi經(jīng) RI、 T向電容 CH充電。若取 RI=RF，并忽略運放的輸入電流，則充電后 V0= =VC=VI 。 當 VL返回低電平以后， MOS管截止。由于 CH上的電壓在一段時間內(nèi)保持不變。所以 v0也 保持不變，取樣結果被保存下來。如 CH上電流 越小，運放輸入阻抗越大， v0保持時間越長。 下圖所示是單片集成取樣 — 保持電路 LF398的電路原理圖及符號圖。 當邏輯輸入 VL為高電平 1時， S閉合； VL為低電平 0時， S斷開。 當 S閉合時， A1和 A2均工作在電壓跟隨器 狀態(tài)，所以 v0=v0′=vi，外接電容 CH接在 R2的 引出端與地之間，故電容的電壓也等于 vi； 當 S斷開后， CH上的電壓不變，所以 v0的 數(shù)值仍然保留下來。 D D2是開關電路的保護電路。 3. 量化與編碼 從前面的采樣 —— 保持電路的分析中得知 , 在采樣脈沖持續(xù)期 tw內(nèi)， v0=vi，在兩次采樣的 間隔時間 (Tstw)時間內(nèi)， v0保持不變。 (Tstw)這 段時間供量化和編碼。 什么叫量化？在 A/D轉(zhuǎn)化過程中，必須把采 樣 —— 保持的樣值電壓化成某個最小單位的整數(shù) 倍。這個過程稱為量化。所取的最小單位稱量化 單位，可以用△表示。 什么叫編碼？把量化的結果用代碼 (一般是 二進制碼 )表示出來，稱為 編碼 。顯然，編碼輸 出的數(shù)字信號最低有效位的 1代表的數(shù)量大小就 等于△。 由于模擬信號是連續(xù)的，那么它就不一定 能被△整除，因此量化過程不可避免地會引入誤 差，這種誤差稱為 量化誤差 。 通常在劃分量化等級時有兩種方法： 如圖 915所示。 圖 915 劃分量化等級時的兩種方法 圖中： 左邊量化方法：只舍不入法 量化單位：△ =1/8V， 最大量化誤差： 1/8V。 右邊量化方法：有舍有入法 量化單位： 2/15V 最大量化誤差： 1/2△ =1/15V。 結論 ：采用有舍有入的方法比只舍不入法 量化誤差要小。 二、 A/D轉(zhuǎn)換器電路 A/D轉(zhuǎn)換器可分為直接