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1、9.3 A / D 转换器（ADC）,9.3.1 A /D 转换的基本原理,一、模拟量到数字量的转换过程,模拟量,数字量,量化编码,取样：把时间连续变化的信号变换为时间离散的信号。,保持：保持取样信号,使有充分时间将其变为数字信号。,取样保持,二、取样定理,当满足 fs 2 fimax 时, 取样信号可恢复原信号。,fs 取样频率。,fimax 信号的最高频率分量。,三、 取样 - 保持电路,保持电容CH,S 导通，CH充电至：,uo = ui = uC,S 截止，CH 基本不放电。,uo 保持,A1,CH,S,ui,uo,A2,开关驱 动电路,采样-保持控制电路,输入放大器A1,输出放大器A
2、2,开关驱动电路,四、量化和编码,量化单位,数字信号最低位LSB所对应的模拟信号大小， 用 表示（即 1 ）。,量化,把取样后的保持信号化为量化单位的整数倍。,量化误差,因模拟电压不一定能被 整除而引起的误差。,编码,把量化的数值用二进制代码表示。,划分量化电平的两种方法,模拟 电平,二进制 代码,代表的 模拟电平,0 = 0,1 = 1,2 = 2,3 = 3,4 = 4,5 = 5,6 = 6,7=7V,模拟 电平,二进制 代码,代表的 模拟电平,最大量化误差 = = (1 / 8) V,= / 2 = (8/15)V,只舍不入方式,四舍五入方式,转换时间只受比较器、触发器和优先编码器的延
3、迟时间限制，延迟时间较短，转换速度很快。,9.3.2 并联比较型A/D转换器,但随着位数的增加，元件的数目成几何级数增长，不适合做成高分辨率的集成产品,9.3.2 并联比较型A/D转换器,9.3.3 逐次比较型型 A/D 转换器,逐次比较型A/D转换器完成一次转换所需时间与其位数和时钟脉冲的频率有关，位数愈少，时钟频率越高，转换所需时间越短。这种A/D转换器具有转换速度快、精度高的特点。,9.3.4 双积分型 A/D 转换器,由基准电压UREF、积分器、过零比较器、计数器、时钟脉冲控制门和时钟信号源等组成,9.3.4 双积分型 A/D 转换器,双积分型A/D转换器的主要优点是工作性能稳定，抗干
4、扰能力强，转换精度高；它的主要缺点是工作速度低，尽管如此，由于其优点突出，故在转换速度要求不高的场合，应用十分广泛。,积分器输入,T=T1 = 2nTC,t2 = NTC,= UI / ,单位 电压,9.3.5 A/D 转换器的转换精度和转换速度,1、转换精度,分辨率,1. 用二进制或十进制位数表示(设计参数),LSB变化一个数码时，对应输入模拟量的变化量 (测量参数),如最大输出电压为 10 V 的 8 位 A/D的分辨率为：,转换误差：,表示实际输出与理想输出数字量的差别 以相对误差的形式（LSB的倍数）给出。,如：相对误差不大于（1/2）LSB,2、转换时间,并联比较型 逐次比较型 双积
5、分型,9.3.6集成A/D转换器及其应用,1、集成A/D转换器ADC0809,9.3.6集成A/D转换器及其应用,2、集成A/D转换器CC7106,CC7106为双积分型A/D转换器，它将数字电路和模拟电路集成在一块芯片上，为大规模集成电路。具有输入阻抗高、功耗低、抗干扰能力强、转换精度高等优点。可直接驱动液晶显示器。只需外接少量电子元件就可方便地构成3位半数字电压表。,组成：模拟电路、分频器、计数器、锁存器、译码器、驱动器、逻辑控制。,9.3.6集成A/D转换器及其应用,3、由CC7106构成的3 位半液晶显示数字电压表,R1C1为主振荡器的定时元件； R1Rp为基准电压VREF的分压电路，用以调节VREF的大小； R3为限流电阻，它和C3组成输入滤波电路； R4、C5和内部运算放大器构成积分器； C4为自动调零电容，C2为基准电容； R10、R11、R12、三个异或门和开关S2用以控制小数点。,
