《数字电子技术基础--刘如军》ch

1、uI(t)CADC的的量化编码量化编码电路电路dn-1d1d0u I(t)S模拟量模拟量数字量数字量量化编码量化编码取样：取样：把时间连续变化的信号变换为时间离散的信号。把时间连续变化的信号变换为时间离散的信号。保持：保持：保持取样信号保持取样信号,使有充分时间将其变为数字信号。使有充分时间将其变为数字信号。取样保持取样保持（S / H Sample / Hold）当满足当满足 fs 2 fimax 时时, 取样信号可恢复原信号。取样信号可恢复原信号。fs 取样频率。取样频率。 fimax 信号的最高频率分量。信号的最高频率分量。 tOuIfO)( fAfs fimax fimaxuI tO三

2、、量化和编码三、量化和编码量化单位量化单位数字信号最低位数字信号最低位LSB所对应的模拟信号大小，所对应的模拟信号大小，用用 表示（即表示（即 1 ）。）。量化量化把取样后的保持信号化为量化单位的整数倍。把取样后的保持信号化为量化单位的整数倍。量化误差量化误差因模拟电压不一定能被因模拟电压不一定能被 整除而引起的误差。整除而引起的误差。编码编码把量化的数值用二进制代码表示。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划分量化电平的两种方法01V1/82/83/84/85/86/87/8000001010011100101110111模拟模拟电平电平二进制二进制代码代码代表的代表的模拟电

3、平模拟电平0 = 01 = 1/82 = 2/83 = 3/84 = 4/85 = 5/86 = 6/87 = 7/ 81V1/153/155/157/159/15 11/15 13/150000010100111001011101110模拟模拟电平电平二进制二进制代码代码代表的代表的模拟电平模拟电平0 = 01 = 2/152 = 4/153 = 6/154 =8/155 = 10/156 = 12/157 =14/15最大量化误差最大量化误差 = = (1 / 8) V = / 2 = (1/15)V7.2.2 取样取样 - 保持电路保持电路一、电路组成及工作原理一、电路组成及工作原理当当

4、 uL 为为高高电平：电平：RfChRiuIuOuLTRf = RiT 导通，导通，Ch 充电至：充电至：uO = uI = uC当当 uL 为为低低电平：电平：T 截止，截止，Ch 基本不放电。基本不放电。uO 保持保持：为使为使 Ch 充电快，充电快，Ri 越越小小越越好；好；为使电路输入电阻高，为使电路输入电阻高，Ri 越越大大越越好。好。二、改进电路二、改进电路 (LE198) 及工作原理及工作原理R2ChR1uIuOuLu O300 30 k D1D2S当当 uL = 1， S 闭合闭合 uO = u O = uI ， uC = uI 当当 uL = 0， S 断开断开 uO 保持保

5、持D1 、D2的作用的作用：限制：限制 u O 在在 uI + uD以内，起保护作用。以内，起保护作用。6 2145387uOuIuLChLF1987.2.3 逐次渐近型逐次渐近型 A/D 转换器转换器一一 、基本工作原理电路、基本工作原理电路D/AuI逐次渐近逐次渐近寄存器寄存器比较器比较器参考参考电源电源时钟时钟信号信号MSBLSBMSBLSB并行数字输出并行数字输出转换控制信号转换控制信号10008V1010000104V0011000112V3V读出控制读出控制控制逻辑控制逻辑电路电路逐次渐近逐次渐近寄存器寄存器比比较较器器 二、转换过程举例二、转换过程举例3 位位 D/AQ1S1Rd

6、0 +CPd1d2 1Q1S1RFFBFFC1 d0d1d2uIuOuCC5位环行移位寄存器位环行移位寄存器Q1Q2 Q3Q4Q5QFFA1S1R /2输出偏移输出偏移Q n+1 1 1 1 0 0 1 0 0功能功能R SQ n10不用不用保持保持置置1置置0不许不许CP 12345Q1 Q2Q3 Q4 Q5QA QB QCuI/VuO/V u O/VuCd2 d1 d00 0 0 0 1 0 0 0000 0 01 0 0 0 01 0 0400 0 00 1 0 0 0 1 1 0600 0 00 0 1 0 0 1 1 1710 0 00 0 0 1 01 1 0600 0 00 0

7、0 0 1 1 1 0601 1 07.2.4 双积分型双积分型 A/D 转换器转换器转换思路：转换思路：模拟输入模拟输入 uI t t 控制计数控制计数 CP 个数个数输出二进制数输出二进制数 一、电路组成一、电路组成CO 00 000 101 001 110 010 111 1100 000 101 101每进行完一次每进行完一次 2n 进制计数，定时器置进制计数，定时器置 1， S1 合向合向基准电压基准电压电容电容 C 放电放电S2CS1uI逻辑逻辑控制门控制门C定时器定时器n 位二进制位二进制计数器计数器&dn1d0uCP基准电压基准电压 逐次比较型逐次比较型 双积分型双积分型7.2.7 几种几种A/D转换器的性能比较转换器的性能比较一、一、A/D类型：类型：直接直接 A/D反馈比较型：反馈比较型：逐次比较型逐次比较型，计数型。，计数型。间接间接 A/D电压电压-时间变换型（时间变换型（V -T）：）：双积分型双积分型电压电压-频率变换型（频率变换型（V- F）并联比较型并联比较型二、性能比较：二、性能比较：优点优点缺