【正文】 0 D1 Dn 2 Dn 1 1. 轉(zhuǎn)換原理 0 1 0 … 0 1 1 0 … 0 REFV4/3??I ≥3/4VREF 1 0 1 0 ?I 3/4VREF （ 2）第 2個(gè) CP到來(lái) 設(shè) VREF＝－ 10V, VI= 逐次比較型 A/D轉(zhuǎn)換器 CP + 5 V + 5 V Q5 QE QD QC QB QA S A B C D E F CP 移位寄存器 + 5 V ?C FF0 FF1 FF2 FF3 FF4 G2 1D C1 1D D1 D2 D3 F為并行置數(shù)端， 高電平有效 S為高位 串行輸入 ?D/A轉(zhuǎn)換器輸出電壓 ??O ＝VREF/2, 送入比較器 C與 ?I比較；若 ?I＞ ??O則比較器 C 輸出 ?c為 1，否則為 0。 2. 4位 逐次比較型 A/D轉(zhuǎn)換器電路 分析圖97 的4位轉(zhuǎn)換器電路的工作原理 圖 97 4位轉(zhuǎn)換器電路 0 0 ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ ＞ ?I ?O? D /A 轉(zhuǎn)換器 D1 VR E F + – D3 D2 D1 D0 (MS B ( L S B ) Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 R S C1 R S C1 1D R S C1 1D R S C1 1D R S C1 R 啟動(dòng)脈沖 1 amp。 CP + 5 V + 5 V Q5 QE QD QC QB QA S A B C D E F CP 移位寄存器 + 5 V ?C FF0 FF1 FF2 FF3 FF4 G2 1D C1 1D 1 D2 1 1 1 0 1 1 1 D1 D2 D3 0 REFV8/3?D3 REFV8/5? REFV8/1?2. 4位 逐次比較型 A/D轉(zhuǎn)換器電路 ＜ ＜ ＜ ＜ ＜ ＞ ?I ?O? D /A 轉(zhuǎn)換器 D1 VR E F + – D3 D2 D1 D0 (MS B ( L S B ) Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 R S C1 R S C1 1D R S C1 1D R S C1 1D R S C1 R 啟動(dòng)脈沖 1 amp。常用的集成 逐次比較型 A/D有 ADC0808/0809系列（ 8位）、 AD575(10位 )、 AD574A(12位 )等。 C + A + TC CP G vC vO +vI VREF A B C S2 S1 vS1 R CR Dn1 D1 D0 (MSB) (LSB) n級(jí)計(jì)數(shù)器 數(shù)字量輸出 vG 在某固定時(shí)間內(nèi)對(duì) vI求積分，將其平均值 變換為與之正比的時(shí)間間隔，通過(guò)計(jì)數(shù)得到數(shù)字量輸出。 數(shù)字量輸出 C A B G ?G n 級(jí)計(jì)數(shù)器 定時(shí)信號(hào) (M SB ) ( L SB ) Tc 0 0 0 0 0 (1) 準(zhǔn)備階段 2. 工作原理 CR信號(hào)將計(jì)數(shù)器清零；開關(guān)S2閉合，待積分電容放電完畢后，斷開 S2。積分器開始對(duì) ?I積分， ?o為負(fù)值 ,?C為 1使計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，直到進(jìn)位脈沖使 Qn=1為止。 G ? G 信 號(hào) (MSB) ( L SB) T c 1 0 0 1 0+ + 2 R ? O ? C C 1 ? S1 V REF B + A 雙積分式 A/D轉(zhuǎn)換器 ＜ ＜ ＜ ＜ + – + – + ?I? S1 S2 R FFn ?S1 – V R E F ?O ?C 1 FFn 1 1 Q1 Qn 1 Qn FF1 1 FF0 1 1J C1 1K R 1J C1 1K R 1J C1 1K R 1J C1 1K R CP C r Dn 1 D1 D0 amp。 工作原理 雙積分式 A/D轉(zhuǎn)換器 0? ? ? ?? ??? 2112tt R E FPo dtVVtv ?? ? ? ? 01 212???? ? tt R E FPo dtVVtv ? ?S1 Qn 0 0 ?O 0 ?C 0 ?C 0 T1 T2 t1 t2 + ?I – VRE F T1 T2 ① ② ?P ? t t t t t T1=2nTC ? 21O 2 p R E F1( ) ( ) 0ttt V V d t? ?? ? ? ??nR E F 2 C I2V T T V???nC2IR E F2 TTVV? T2=?Tc n2Ic R E F2T VTV? ??T2=t2 ?t1 在計(jì)數(shù)器中所計(jì)的數(shù) ?=Qn1… Q1Q0， ?(就是 A/D轉(zhuǎn)換器得到的結(jié)果 。在為輸入電壓110110,21111 11TVVTVTdtTTdtVIICnITITIP?????????????????????????? ??? 第一次定時(shí)積分結(jié)束時(shí)輸出電壓 ? 第二次積分階段 雙積分型 A/D轉(zhuǎn)換器 A/D轉(zhuǎn)換過(guò)程歸納： ■ 計(jì)數(shù)器清零， S2閉合，電容 C放電。積分時(shí)間固定為 T1 ② S1合向基準(zhǔn)電壓，積分器對(duì)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行反向積分，積分時(shí)間與上次的積分輸出成正比。 A/D轉(zhuǎn)換器在 T1時(shí)間內(nèi)采的是輸入電壓的平均值，因此具有很強(qiáng)的抗工頻干擾的能力。 n2Ic R E F2T VTV? ??IV??雙積分型 A/D轉(zhuǎn)換器要求 VI＜ VREF,如果 VREF=2nV, 則 雙積分型 ADC的特點(diǎn)： ? 性能穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換精度高 ? 電路簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng) ? 工作速度低 ? 適用于要求精度高，速度要求不高的場(chǎng)合 常用的雙積分型 A/D轉(zhuǎn)換器有ADCEK8B, ADCEK10B, MC14433等。 ? 分辨率：對(duì)輸入信號(hào)的分辯能力。 表示實(shí)際輸出的數(shù)字量和理論上的輸出數(shù)字量之間的差別，用最低有效位 LSB的倍數(shù)表示 二、 轉(zhuǎn)換速度 ： 用 轉(zhuǎn)換時(shí)間 來(lái)表示。時(shí)間少 速度快。 已知熱電偶輸出電壓范圍為 001℃ ，試問(wèn)應(yīng)選擇多少 位的 A/D轉(zhuǎn)換器，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為多少？ 解： 對(duì)于從 0~ 450℃ 溫度范圍，信號(hào)電壓為 001℃ ，這相當(dāng)于 的分辨率。 每秒 16次分時(shí)轉(zhuǎn)換，即取樣、轉(zhuǎn)換共需時(shí)間為 1/16秒=62對(duì)于這樣慢速的的轉(zhuǎn)換時(shí)間，任何一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器都可達(dá)到。2 D7~D0： 8位數(shù)字信號(hào)輸出端。 CLOCK:時(shí)鐘信號(hào)輸入端。其內(nèi)部電路如圖 。由于有輸出數(shù)據(jù)鎖存器，輸出的數(shù)字量可直接與連接在計(jì)算機(jī) CPU數(shù)據(jù)總線相接，而無(wú)需附加接口電路。 ALE： 地址碼鎖存輸入端，當(dāng)輸入地址碼穩(wěn)定后，ALE的上升沿將地址信號(hào)鎖存于地址鎖存器內(nèi)。 START:啟動(dòng)信號(hào)輸入端，該信號(hào)的上升沿到來(lái)時(shí)片內(nèi)寄存器被復(fù)位，在其下降沿開始 A/D轉(zhuǎn)換。 當(dāng) OE=1時(shí)，三態(tài)輸出緩沖器的輸出數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線。當(dāng) A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)EOC變?yōu)楦唠娖?，并將轉(zhuǎn)換結(jié)果送入三態(tài)輸出緩沖器， EOC可以作為向 CPU發(fā)出的中斷請(qǐng)求信號(hào)。 ⑶要進(jìn)行參考電壓的調(diào)節(jié)。 模擬電路電源 數(shù)字電路電源 模擬電路 數(shù)字電路 A/D轉(zhuǎn)換器 A 圖 正確的地線連接 ⒉ ADC0809的典型應(yīng)用 圖 單通道微機(jī)化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖 模擬信號(hào) 輸入 ADC0809 RAM 8位 數(shù)據(jù) 總線 控制總線 D0 D7 接 口 D0 D7 至其他 裝置 至其他裝置 微處理器控制器 VI START EOC CS RD2/WR2 ALE 第九章小結(jié) ? 轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度的概念以及表示方法 ? 倒梯形電阻網(wǎng)絡(luò) 、 權(quán)電流型 D/A轉(zhuǎn)換器 1. 工作原理 2. 輸入與輸出的定量關(guān)系 ? 模數(shù)轉(zhuǎn)換的一般過(guò)程及采樣定理 逐次比較型 A/D轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字量的位數(shù)越多轉(zhuǎn)換精度越高； 逐次比較型 A/D轉(zhuǎn)換器完成一次轉(zhuǎn)換所需時(shí)間與其位數(shù) n和時(shí)鐘脈沖頻率有關(guān)，位數(shù)愈少，時(shí)鐘頻率越高，轉(zhuǎn)換所需時(shí)間越短 ； ? 并行比較型、 逐次比較型、雙積分型 D/A轉(zhuǎn)換器 工作原理 。逐次 比較型用得較多。 附：集成運(yùn)放工作在 線性區(qū)的特點(diǎn) 虛斷 i+= i=0 虛短 U+= U 輸出 UO= IR （ 1）試求輸出電壓的取值范圍。 ???????10122niiinfREFO DRRVV??????? 10122niiiOR E FnfDRVVR變換得到 在圖 T形電阻網(wǎng)絡(luò) D/A轉(zhuǎn)換器中，設(shè) Rf=R,外接參考電壓 VREF=10V,為保證 VREF偏離標(biāo)準(zhǔn)值所引起的誤差小于 LSB/2， 試計(jì)算 VREF的相對(duì)穩(wěn)定度應(yīng)取多少？ 圖 倒 T形電阻網(wǎng)絡(luò) D/A轉(zhuǎn)換器 解： 由教材 P440的 (取絕對(duì)值） ????????304 22iiifR E FO DRRVV對(duì)本題 1LSB=1/16VREF 最大誤差 ΔVO發(fā)生在數(shù)字為最大 (D3D2D1D0=1111)15時(shí) 于是有 %3013011516161212221304????????????? ??REFREFREFREFREFREFiiiREFVVVVVVDVL S B解 （ 1） ??????????????????????????????????????????BBiiiR E FFBBiiiR E FFBBORRVDVRRVDRVRRVIV9010901022221(AD7533中 RF=R) (2)由 P438~439的討