第十一章数模转换

第十一章数模转换第一页，共十四页，编辑于2023年，星期五求和放大器是理想运放，接成负反馈开环增益∞，输入电流=0，输入电阻∞，输出电阻=0V+>V-vo为正V+<V-vo为负∵RF负反馈，V->V+时，vo负值反馈V-，使V-降低。∴V-≈V+=0虚地点运放输入电流为零vo=-RFi∑=-RF(I3+I2+I1+I0)

∵V-≈0∴

di=1，有支路电流Ii取RF=R/2代入第二页，共十四页，编辑于2023年，星期五n位的权电阻网络D/A转换器当RF=R/2vo变化范围Dn=0vo=0，所以vo变化范围0→

权电阻网络简单，电阻阻值多，精度难以保证。Dn=111…11第三页，共十四页，编辑于2023年，星期五（2）倒T形电阻网络D/A转换器开关Si接哪边都是接地。只有R、2R两种阻值的电阻V-虚地点，等效电路电阻网络并联后，总阻值为R，总电流流过每个支路的电流I/2、I/4、I/8、I/16di=0Si→V+di=1Si→V-第四页，共十四页，编辑于2023年，星期五流入V-电流反馈电阻R，输出电压n位倒T形电阻网络RF=R时第五页，共十四页，编辑于2023年，星期五9.2A/D转换器（1）基本原理取样-保持-量化-编码①取样定理

fS≥2fi(max)

取样频率≥输入模拟信号vI的最大频率分量频率的2倍，就可以用低通滤波器将取样信号vS还原vI。低通滤波器的频率特性fS=(3—5)fi(max)第六页，共十四页，编辑于2023年，星期五②量化和编码最小数量单位称为量化单位△将取样电压表示为△的整数倍，叫做量化。编码：将量化结果用代码表示。量化误差：模拟电压取样值不被△整除，舍弃的部分。例：0—1V模拟信号用3位二进制码表示取△=1/8V最大量化误差△=1/8V第七页，共十四页，编辑于2023年，星期五取△=2/15V0—1/15V0000—1/2△最大量化误差减小到1/2△=1/15V第八页，共十四页，编辑于2023年，星期五输入模拟电压在正、负范围内变化时，用二进制补码编码。第九页，共十四页，编辑于2023年，星期五③取样保持电路T是N沟道增强型MOS管，作模拟开关用。取样脉冲vL=高电平T导通vI→RI→T→CH电容充电取RI=RF，运放输入电流为零，充满电后vo=vC=-vI当vL=0MOS管截止，vC保持，运放输入阻抗越高，CH漏电越小，保持时间越长。第十页，共十四页，编辑于2023年，星期五（2）并联比较型A/D转换器

直接A/D转换器三部分组成：电压比较器、寄存器、代码转换电路输入信号vI是在0—VREF参考电压源之间的模拟取样值。输出3位二进制数码d2d1d0。电阻分压：1/15VREF—13/15VREF，7个比较电平，量化单位△=2/15VREF，7个电压比较器C1…C7，vI→同相端，比较电平→反相端。vI<1/15VREF，C1…C7=0全为0，寄存器触发时钟CLK↑，存入全0。3/15VREF第十一页，共十四页，编辑于2023年，星期五7个电压比较器C1…C7，vI→同相端，比较电平→反相端。vI<1/15VREF，C1…C7=0全为0，寄存器触发时钟CLK↑，存入全0。1/15VREF

≤vI<3/15VREF

C1=1CLK作用下Q1=1，其余全为0。3/15VREF

≤vI<5/15VREF

C1=C2=1比较电压小于vI的比较器输出全为1。第十二页，共十四页，编辑于2023年，星期五代码转换电路（编码器电路）d2=Q4d1=Q6+Q’4Q2d0=Q7+Q’6Q5+Q’4Q3+Q’2Q1输入模拟电压vI寄存器状态数字量输出Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1d2d1d0(0—1/15)VREF(1/15—3/15)VREF(3/15—5/15)VREF(5/15—7/15)VREF(7/15—9/15)VREF(9/15—11/15)VREF(11/15—13/15)VREF(13/15—1)VREF00000000000001000001100001110001111001111101111111111111000001010011100101110111省去取样-保持电路，比较器和寄存器有取样-保持功能。缺点：需要2n-1个电压比较器和2n-1个触发器，电路随输出代码的位数成倍上升，如210-1=1023，不能实现n大的A/D转换。优点：转换速度快，一级触发器的延迟时间和3级门电路的延迟时间50ns以下。并联比较型A/D转换器的转换精度取决于量化电平，△越小，精度越高，比较器的触发器数目多，电路复杂。第十三页