【正文】 有效位置 1 …… yes no 1 2 3 n 最后寄存器 輸出數(shù)字量 按照 稱重思路，將輸入電壓與不同的參考電壓做多次比較，使轉換所得的數(shù)字量在數(shù)值上逐次逼近輸入模擬量。 所加砝碼重量 第一次 第二次 第三次 第四次 再加 4克 再加 2克 再加 1克 8 克 砝碼總重 待測重量 Wx ， 8克砝碼保留 砝碼總重仍 待測重量 Wx ， 4克砝碼保留 砝碼總重 待測重量 Wx ， 2克砝碼撤除 砝碼總重 ＝ 待測重量 Wx ， 1克砝碼保留 結果 8 克 12 克 12 克 13 克 1. 轉換原理 所用砝碼重量： 8克 、 4克 、 2克 和 1克。 取 樣 保 持 電 路 5位 并行 比較 A/D 轉換 器 5位 D/A 轉換 器 + 5位 并行 比較 A/D 轉換 器 + 32?56789 DDDDD 01234DDDDDVREF vI 分級并行轉換 10位 A/D轉換器 10位本需 1023 個比較器，現(xiàn) 只需 62個。 ■為了解 決提高分辨率和增加元件數(shù)的矛盾，可以采取 分級并行轉換的方法。 ?為了解決提高分辨率和增加元件數(shù)的矛盾，可以采取分級并行轉換的方法。 ?缺點是電路復雜，如三位 ADC需比較器的個數(shù)目為 7個， n位轉換器需 2n1個 比較器。如不考慮各器件的延遲，可認為三位數(shù)字量是與 ?I輸入時刻同時獲得的。 屬四舍五入量化方式 模擬輸入 比較器輸狀態(tài) 數(shù)字輸出 CO1 CO2 CO3 CO4 CO5 CO6 CO7 D2 D1 DO 0≤vIVREF/15 VREF/15≤vI3VREF/15 3VREF/15≤vI5VREF/15 5VREF/15≤vI7VREF/15 7VREF/15≤vI9VREF/15 9VREF/15≤vI11VREF/15 11VREF/15≤vI13VREF/15 13VREF/15≤vIVREF 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 表 3位并行 A/D轉換器輸入與輸出關系對照表 根據(jù)各比較器的參考電壓值，可以確定輸入模擬電壓值與各比較器輸出狀態(tài)的關系 。 n位轉換器需 ? 轉換速度最快。2 間接 A/D轉換器 ： 先將模擬信號轉換為某一中間量（時間或頻率），然后將中間量轉換為數(shù)字量輸出，特點是轉換速度較慢，典型電路有雙積分型 A/D轉換器和電壓頻率轉換型 A/D轉換器。時，式而采用只舍不入量化方L S BL S B1,21m a xm a x????因此，大多數(shù) A/D轉換器采用 四舍五入方式 ?只舍不入量化方式 :量化中把不足 1個量化單位的部分舍棄； ?最大量化誤差為： L SB1m a x ???四舍五入量化方式 :量化過程將不足半個量化單位部分舍棄，對于等于或大于半個量化單位部分按一個量化單位處理。這種量化方式的最大 誤差為 1/2△。如數(shù)值在 0 ~ （ 1/15） V之間當作 0 △，用二進制數(shù) 000表示， 數(shù)值在（ 1/15） V ~ （ 3/15） V間當作 1△，用二進 制數(shù) 001表示 ,數(shù)值在（ 3/15） V ~ （ 5/15） V間當作 2△，用二進制數(shù) 010表示 這種量化方式的最大誤差為△。 用 只舍不入方式時 ， 取△ =（ 1∕8） V， 量化中把不足量化單位的部分舍去，如數(shù)值在 0 ~ （ 1∕8） V間當作0 △，用二進制數(shù) 000表示，數(shù)值在（ 1∕8） V ~ （ 2∕8）V 間當作 1△，用二進制數(shù) 001表示 量化過程的兩種近似量化方式 ： 只舍不入法（舍尾取整法）和四舍五入法。 量化誤差屬原理誤差，它是無法消除的。 量化誤差 ： 量化過程中由于取樣電壓不一定能被 △整除而存在的量化前后的誤差。 ■ 量化過程中所取最小數(shù)量單位稱為量化單位，用△ 表示。 ■ 量化后的數(shù)值最后還須通過編碼過程用一個代碼表示 出來。 ■ 實際 取樣 —保持電路 LF198 單片集成取樣 —保持電路 LF198 LF198 UB V+ V uI uL Ch 4 5 1 2 uO 3 8 7 6 偏置電源 ⒉ 量化與編碼 ■ 為將模擬信號轉換為數(shù)字量，在 A/D轉換過程中，還必需將取樣 保持電路的輸出電壓，按某種近似方式歸化到與之相應的離散電平上。 當 t=t1時刻，開關 S斷開 ,進入 t1到 t2的保持階段。 采樣 ? I A1 A 2 S C H 開關驅動電路 采樣 — 保持控制電路 ? O 不能放電 保持 1. 取樣與保持 A/D轉換的一般工作過程 （ 1）電路及工作原理 工作原理： 在 t=t0時，開關 S 閉合，電容被迅速 充電，由于 AV1取樣與保持過程往往是通過采樣與保持電路同時完成的。合理的采樣頻率 fs由采樣定理確定 。 A/D轉換器概述 ADC Dn~D0 輸出數(shù)字量 I?輸入模擬電壓 能將模擬電壓成正比地轉換成對應的數(shù)字量 。 9 圖 波形產生電路 （ a） 電路 （ b） 工作波形 前已分析，計數(shù)器輸出狀態(tài)為0000～ 1001。 圖 波形產生電路 （ a） 電路 計數(shù)器采用反饋清零法，組成模 10計數(shù)器。電路如下。1一般用滿刻度時溫度升 1度 輸出電壓變化的百分數(shù)作為 溫度系數(shù) 。一般用全 0變到全 1需時表示 轉換速率（ SR)： 大信號工作狀態(tài)下模擬電壓的最大變化率。 建立時間（ tset)： 輸入的數(shù)字量發(fā)生變化時 ,輸出電壓變化到相應穩(wěn)定值 (達到誤差 177。 3. 轉換速度 當 D/A轉換器輸入的數(shù)字量發(fā)生變化時，輸出的模擬 量并不是立即達到所對應的值，它需要一定的時間。模擬開關處于不同的位置有不同的導通電壓和導通電阻，各電阻支路電阻誤差不同等都可能導致非線性誤差。 圖 3位 D/A轉換器的失調誤差 失調誤差 為模擬量的實際起始數(shù)值與理想起始數(shù)值之差。引起的誤差屬于比例系由101如在 n位倒 T形電阻網(wǎng)絡 D/A轉換器中，當 VREF偏離標準值 △ VREF時，就會在輸出端產生誤差電壓△ VO 所示。 轉換誤差有 比例系數(shù)誤差、失調誤差和非線性誤差。1所以，實際應用中， n位 D/A轉換器的分辨率用輸入數(shù)字量的位數(shù)來表示，也可以用級數(shù) 2n表示，還可以用分辨最小輸出電壓與最大輸出電壓之比表示，即 n位 D/A轉換器的分辨率可表示為 121?n它表示 D/A轉換器在理論上可以達到的精度 。其定義為 D/A轉換器模擬輸出電壓可能 被分離的等級數(shù)。1 實現(xiàn) 2的補碼加 80H只需將 2的補碼的高位求反即可。 若 D/A轉換器輸入數(shù)字量是 2的補碼，則先將它轉換為 偏移二進制碼 ， 然后輸入到上述 D/A轉換電路中就可實現(xiàn)其雙極性輸出。1可見 ， 偏移二進制碼 與無符號二進制碼形式上相同，它實際上是將二進制碼對應的模擬量的 0值偏移至 80H， 使偏移后的數(shù)中，只有大于128的才是正數(shù)，而小于 128的則為負數(shù)。2和表 9 表 常用雙極性及輸出模擬量 十進 制數(shù) 2的補碼 偏移二進制碼 模擬量 D7 D6 D5 D4 D3 D2D1D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2D1 D0 VO/ VLSB 127 126 0 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 0 ： 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 ： 127 126 ： 1 0 1 127 128 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 ： 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 ： 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 ： 127 128 256R E FL S B VV ?表中比較表 9雙極性 D/A轉換器常用的編碼有： 2的補碼、偏移二進制碼及符號 數(shù)值碼（符號位加數(shù)值碼）等。 VREF（ 0/256） 1 1 1 1 1 1 1 1 ︰ 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 ︰ 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 模擬量 數(shù)字量 MSB LSB 表 8位 D/A轉換器在單極性輸出時的輸入 /輸出關系 倒 T形電阻網(wǎng)絡 D/A轉換器 單極性電壓輸出的電路如下： 對圖（ a)有 fO RiV ???+ RF i∑ 倒 T形 電阻網(wǎng) 絡 D/A 轉換器 VO D0 D1 Dn1 VREF (a)反相輸出 D/A轉換器的單極性電壓輸出 對圖（ b)有 ?????? ???121RRRiVO D/A轉換器的單極性電壓輸出 + i∑ 倒 T形 電阻網(wǎng) 絡 D/A 轉換器 VO D0 D1 Dn1 VREF R1 R2 R (b)同相輸出 在實際應用中， D/A轉換器 輸入的數(shù)字量有正極性也有負極性。 VREF（ 127/256） ︰ 177。 VREF（ 129/256） 177。 對 權電流 D/A轉換器，如果 R1=Rf ,則有 ? ??????1022niiinREFO DVV對 倒 T型電阻網(wǎng)絡 D/A轉換器，如果 R=Rf ,則有 ? ???????1022niiinR E FO DVV177。輸出電壓或為 0伏到正滿度值，或為 0伏到負滿度值的稱為單極性輸出方式。4 D/A轉換器的輸出方式 常用的 D/A轉換器 絕大部分是數(shù)字電流轉換器，輸出量是電流。 9這樣，電路降低了對 BJT參數(shù)及 R、