测控电路第六章课件

信号转换电路1信号转换电路从信息形态变化的观点将各种转换分为三种：从自然界物理量到电量的转换电量之间的转换从电量到物理量的转换在进行信号转换时，需要考虑以下两个问题：①转换电路应具有线性特性；②要求信号转换电路具有一定的输入阻抗和输出阻抗以与之相联的器件阻抗匹配。2模拟开关

模拟开关是一种在数字信号控制下将模拟信号接通或断开的元件或电路。该开关由开关元件和控制（驱动）电路两部分组成。第一节模拟开关通常有三个端子：控制端C，信号输入端I，输出端O。控制电路开关元件CIO3元件性能的影响和要求模拟开关的分类

按切换的对象分：电压和电流开关电压模拟开关的特点是：当开关断开时，跨于它两端的电压总与被换接的电压Vx有关，而且通过开关的电流与负载RL有关。电流模拟开关的特点是：不管负载电阻RL的大小如何，流过开关的电流总是和被换接的电流Ix相等，而且换接的电压则由RL*Ix决定。第一节模拟开关4元件性能的影响和要求模拟开关的分类（电压和电流开关）

第一节模拟开关5模拟开关的分类（电压和电流开关）

第一节模拟开关6模拟开关的分类

按切换的对象使用的元件：

机械触点式和电子式开关

机械触点式：干簧继电器，水银继电器及机械振子继电器等。

电子式开关：二极管、双极性晶体管、场效应晶体管、光耦合器件及集成模拟开关等。第一节模拟开关7模拟开关的性能参数

静态特性：主要指开关导通和断开时输入端与输出端之间的电阻Ron和Roff，此外还有最大开关电压、最大开关电流和驱动功耗等。

动态特性：开关动作延迟时间，包括开关导通延迟时间Ton和开关截止延迟时间Toff，通常Ton>Toff，理想模拟开关时Ton→0，Toff→0第一节模拟开关8模拟开关1、N沟道增强型MOSFET开关电路（绝缘栅型）吸电流方式拉电流方式9模拟开关1、增强型MOSFET开关电路（绝缘栅型）

为保证其正常工作，衬底B应处于最低电位，位B与S和D之间的两个PN结反偏。N沟道管工作于可变电阻区的条件为0＜uGS-uT，其中uT为开启电压，则得：ui＜uc-UT

在栅极上加高电平uc=UcH，当ui＜ucH-uT时，开关导通，导通电阻Ron随ui不同而有所改变．若导通电流足够小，则ui越低，Ron越小。当ui>ucH-UT时，会导致N沟道MOSFET移出可变电阻区。通常使用中，Ron限制在几干欧范围内，因此要限制ui的电平范围。当栅极G加以低电平时，ui在MOSFET正负电源电压范围内均不能使管子满足导通条件，因而关断，此时开关截止电阻约为1013Ω量级。10模拟开关2、CMOS开关电路11模拟开关2、CMOS开关电路P沟道增强型MOSFET的衬底接+E，外加栅极控制电压与N沟道增强型MOSFET相反，当控制电压uGN=+E，uGP=-E时，二管均导通；而当uGN=-E，uGP=+E时。二管均截止。CMOS开关在-E~+E范围内较为平坦，且Ron比较小，Ron波动范围约为350Ω

±100Ω

。12模拟开关3、单片集成CMOS开关电路单片集成CMOS四模拟开关电路，在同一芯片上集成了四个独立的电路结构完全相同的CMOS双向模拟开关单元。133、CMOS开关电路

在基本模拟开关V1和V2基础上增加了辅助传输门V3和V4，负载管V5及两个非门DG1和DG2。当开关导通(Uc=+E)时，V3、V4及V5可保证NMOS-FET的衬底与输入信号保持等电位，这是为了克服衬底B至S之间的偏置电压所引起导通电阻的变化、即NMOS-FET衬底调制效应。而PMOS-FET衬底虽接固定电位+E，但因其衬底调制效应很小，故可以忽略。各模拟开关单元共用一个正、负电源端。通常要求开关控制信号Uc的幅度在-E~+E之间，当Uc=+E时，相应开关单元导通而闭合，当Uc=-E(<0)，则相应开关单元截止而断开。每个开关单元输入模拟信号幅度ui范围为-E<ui<+E。集成模拟开关广泛地使用于程控放大器、寻址式采样／保持电路、程控频率振荡器、数字滤波器等电子技术中。第一节模拟开关14多路模拟开关0

2

3

5

6

7

输入/输出

A

B

C

输出/输入+E

-E1

-E2

逻辑电平转换电路

8选1译码电路

13

14

15

12

1

5

2

4

16

11

10

9

6

8

7

INH

S1

S2

S3

S4

S5

S6

S7

S8

1

4

CD4051第一节模拟开关15多路模拟开关

多路模拟开关（多路模拟转换器），它由地址译码器和多路双向模拟开关组成，可以根据外部地址输入信号经内部地址译码器译码，选通与地址码相应的模拟开关单元，从N路模拟输入信号中选取某一路传送到输出端，或把一路模拟输入信号送到N个输出端中的某一端输出。以8选1多路模拟开关为例，它由逻辑电平转换电路、8选1译码电路和8个CMOS开关单元S1~S8三部分组成，A、B、C是3位二进制地址输入端，其输入电平与TTL兼容。INH是地址输入禁止端，它为高电平时，地址输入无效。CD4051有8个输入／输出端、一个输出／输入端、一个正电源端+E和两个负电源端-E1、-E2。逻辑电平转换电路的主要作用是把地址输入端A、B、C和地址输入禁止端INH输入的TTL逻辑电平转换成CMOS电平、使开关单元能用TTL电平控制，8选1地址译码电路的主要作用是把来自逻辑电平转换电路的地址输入信号转换成相应的开关单元选通信号，并把相应开关单元接通。第一节模拟开关16采样保持电路17

采样/保持(S/H)电路具有采集某一瞬间的模拟输入信号。根据需要保持并输出采集的电压数值的功能。在“采样”状态下，电路的输出跟踪输入模拟信号。转为“保持”状态后，电路的输出保持采样结束时刻的瞬时模拟输入信号、直至进入下一次采样状态为止。这种电路多用于快速数据采集系统以及一切需要对输入信号瞬时采样和存储的场合。如自动补偿直流放大器的失调和漂移、模拟信号的延迟、瞬态变量的测量及模数转换等。第二节采样保持电路18第二节采样保持电路基本性质捕捉时间：从发出采样指令的时刻起，直到输出信号稳定地跟踪上输入信号为止，所需的时间定义为捕捉时间；关断时间：从发出保持指令地时刻起，直到输出信号稳定下来为止，所需的时间定义为关断时间。捕捉时间长，电路的跟踪特性差；关断时间长，电路的保持特性不好，它们限制了电路的工作速度。19第二节采样保持电路采样保持电路的基本组成：模拟开关、模拟信号存储电容、缓冲放大器输入放大器N1是个具有优良转换速率和稳定驱动电容负载能力的运算放大器，它对ui为高输入电阻．并为开关S和电容C提供极低的输出电阻，使电容C在模拟开关闭合时尽可能快速地充电，及时跟踪输入。输出放大器N2构成跟随器，其输入级由MOS场效应晶体管组成，以得到极低的输入偏置电流，它以极高的输入电阻使电容C和负载隔离，否则在保持阶段，C上的电荷会通过负载放电，无法实现保持功能。20第二节采样保持电路21第二节采样保持电路fs＋fminfs－fmin22第二节采样保持电路单片集成采样保持电路主要参数：捕捉时间，孔径时间，下垂率类型：通用型，高速型，高分辨率型，低下降型。23第二节采样保持电路捕捉时间：从发出采样指令的时刻起，到输出值达到规定的误差范围以内所需的时间。（此时间长表示S/H电路跟踪性能差。）孔径时间：从发出保持指令的时刻起，到开关真正断开为止所需的时间。（若在此期间输入信号变化，保持电压值将出现误差，故孔径时间表明模/数转换器并不能在保持命令之同时停止采样，孔径时间长的S/H电路停止采样响应能力差。）下垂率：指由于存储电容的电荷的泄漏所引起的输出电压的变化率。（输出放大器所需的输入偏置电流是引起下垂的重要因素）24第二节采样保持电路

对采样保持电路的主要要求：

精度和速度

为提高实际电路的精度和速度，可从元件和电路两方面着手解决。25元件性能的影响和要求输入输出缓冲器

特别需注意的参数：输入偏置电流带宽上升速率最大输出电流。第二节采样保持电路26元件性能的影响和要求第二节采样保持电路模拟开关的性能参数

为了得到高质量的采样保持电路，场效应模拟开关的速度应快，极间电容，夹断电压或开启电压，导通电阻和反向漏电流等参数都应小。27元件性能的影响和要求存储电容

选用介质吸附效应小和泄漏电阻大的电容器，如聚苯乙烯，钽电容和聚碳酸脂电容器等。(原因：当电路从采样转到保持，介质的吸附效应会使电容器上的电压下降，被保持的电压低于采样转保持瞬间的输入电压，峰值检波器复位时，电容放电，介质吸附效应会使放电后的电容电压回升，引起小信号峰值的检波误差。电容器的泄漏电阻引起电容上的保持电压随时间逐渐减小，降低保持精度）第二节采样保持电路28什么是电容的吸附效应？在实际电容器中，电容器介质的偶极子及其界面极化的形成和消失都不可能瞬时实现，往往需要一定的时间，因而使电介质常数随信号频率和环境温度变化，不能近似为常数实际电容器的仿真模型如右图所示，图中C为理想电容值，R0为电容器的泄漏电阻,其余的阻容网络则为介质吸附效应的仿真。129什么是电容的吸附效应？实验分析表明，阻容电路的时间常数相差很大，可从几十毫秒到几十秒。（1）T充电时间<<MAX(T阻容电路)

切断充电（2）T充电时间>>MAX(T阻容电路)

切断电源将电容器短路，且

T短路时间<<（3～5）MAX(T阻容电路)30总结从元件方面来看，提高精度的重要措施是：

1、减小各种漏电流和偏置电流，选用介质吸附效应小的电容器，减小开关导通电阻等的影响。

2、提高工作速度的措施是提高开关速度，减小开关极间电容的影响，选用上升速率和输出电流大的运算放大器。31精度提高的方法（实用S/H电路）（1）高精度S/H电路(模拟开关漏电流的旁路)Uc

∞

-

+

+

N

R

-E

V1

ui

C

uo

V

第二节采样保持电路32（2）高精度S/H回路电容校正方法uo

ui

C

V

Uc

VD1

VD2

V1

∞

-

+

+

N2

∞

-

+

+

N1

R1

C1

R3

R2

V2

精度提高的方法（实用S/H电路）第二节采样保持电路33精度提高的方法（实用S/H电路）第二节采样保持电路（2）采样保持电容校正方法C

uo

∞

-

+

+

N2

∞

-

+

+

N1

ui

C1

Ron2

Ron

R134C

uo

∞

-

+

+

N2

∞

-

+

+

N1

ui

R1

C1

Ron1

精度提高的方法（实用S/H电路）第二节采样保持电路（2）电容校正方法35提高速度的方法（实用S/H电路）减少反馈回路中的时间常数数目来提高速度∞

-

+

+

N1

∞

-

+

+

N2

Uc

uo

C

ui

V1

R1

R2

V

V2

VD1

VD2

第二节采样保持电路

还可以用开环式采样／保持电路方案，选用高速元件，并通过扩增驱动电流来减小存储电容的充电时间的方法来设计高速S/H电路。（3）高速S/H电路36单片集成采样/保持电路

&

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

?/#

模拟量输入

状态

AD571

偏移调节

C

+5V

AD582

uo

ui

∞

-

+

+

N1

∞

-

+

+

N2

Uc

S

DG

#

第二节采样保持电路37总结模拟开关：要求模拟开关的导通电阻小，漏电流小，极间电容小和切换速度快。存储电容：要选用介质吸附效应小的和泄漏电阻大的电容。运算放大器：选用输入偏置电流小、带宽宽及转换速率（上升速率）大的运算放大器；输入运放还应具有大的输出电流第一节采样保持电路38信号转换电路(二)电压比较电路电压频率转换电路39第二节电压比较电路

什么是电压比较电路？

模拟电压比较电路是用来鉴别和比较两个模拟输入电压大小的电路。电压比较器的符号：理想比较其特性：比较器的输入量是模拟量，输出量是数字量。是一种重要的接口电路。

-1

+1

#

ui

Uo

UR

ui<UR

ui

Uo

UR

O

ui>UR

a)

b)

图6-12电压比较器及其特性

40第二节电压比较电路

集成电压比较器由哪几部分组成？各部分的作用是什么？集成电压比较器包括差动输入级、高增益放大级、逻辑电平输出级三部分。差动输入级保证比较器具有与运算放大器可比拟的输入参数，即低的失调电压和失调电流，宽的共模输入电压范围等。高增益放大级保证比较器高的分辨力和转换速率。逻辑电平输出级保证比较器可直接与各类数字逻辑电路相接口。41第三节电压比较电路

用通用运算放大器设计比较器与专用集成比较器有何区别？

（1）比较器的一个重要指标是它的响应时间，它一般低于10-20ns。响应时间与放大器的上升速率和增益-带宽积有关。（运算放大器电路在设计时，重点考虑的是输出与输入之间的线性放大特性以及稳定性等重要指标，其响应时间一般较长。）因此，必须选用这两项指标都高的运算放大器作比较器，并在应用中减小甚至不用相位补偿电容，以便充分利用通用运算放大器本身的带宽来提高响应速度。（2）当在比较器后面连接数字电路时，专用集成比较器无需添加任何元器件，就可以直接连接，但对通用运算放大器而言，必须对输出电压采取嵌位措施，使它的高，彽输出电位满足数字电路逻辑电平的要求。42

一电平比较电路（单阈值比较器）（a）差动比较电路第三节电压比较电路

这是比较器最基本的应用。所设定进行检测的门限电平uR(又称基准电压)接至比较器的一个输入端，用来和输入电压进行比较。若将uR与ui对调，则传输特性相反。由于比较器本身有失调电压uos，若要比较电路检测毫伏级的微弱信号，必须根据uos的极性，事先在uR中消除这个uos值。当uR=0时，便是常用的过零比较电路，又称鉴零器。43

一电平比较电路（b）求和比较电路（阈值可变）门限电平优点：阈值可变

门限电压不仅与V有关，而且与电阻R1与R2的比值有关，这给门限电压的选择带来灵活性。其输出的高、低电平分别为运算放大器的正、负饱和电位，加入箝位电路，可输出所要求的逻辑电平。缺点：振铃现象

∞

-

+

+

ui

Uo

V

R1

R2

R

Σ

第三节电压比较电路44第三节电压比较电路振铃现象45第三节电压比较电路

二滞回比较电路（正反馈阈值）两个阈值：46第三节电压比较电路47第三节电压比较电路二滞回比较电路

滞回比较器也常用于把积分延时波形变换成快速上升方波，或把慢速变化的信号整形为快速变化的脉冲性方波，有时为了消除过渡电平中干扰的影响，也用它作整形电路。48第三节电压比较电路

三窗口比较电路单方向多个阈值49第三节电压比较电路

三窗口比较电路50电压频率转换电路V/f转换器定义：V/f(电压/频率)转换器能把输入信号电压转换成相应的频率信号，即它的输出信号频率与输入信号电压值成比例，故又称为电压控制(压控)振荡器(VCO)。应用：在调频，锁相和A/D变换等许多技术领域得到非常广泛的应用。指标：额定工作频率和动态范围，灵敏度或变换系数，非线性误差，灵敏度误差和温度系数等51电压频率转换电路积分复原型组成：积分器、比较器和积分复原开关等滞回比较器5253积分复原型V/f转换电路积分器在充电过程中的输出电压为：54积分复原型V/f转换电路55电压频率转换电路电荷平衡型56电压频率转换电路电荷平衡型57电压频率转换电路集成V/F转换器LM1315859电压频率转换电路集成V/F转换器6061f/V转换电路通用f/V

转换电路包括三个部分：电平比较器，单稳态触发器和彽通滤波器62f/V转换电路

Tw

0V

0V

u2

uN

uP

Um

UH

UL

66RRRE+

UH

0V

0V

0V

ui

u1

u2

UZ

（扩展）

63单稳态触发器的工作特点：

①具有一个稳态和一个暂稳态两种工作状态。②在外加触发脉冲作用下，能从稳态翻转到暂稳态。在暂稳态维持一定时间后，再自动返回稳态。③暂稳态维持时间的长短取决于电路的参数。

64单稳态触发器的应用单稳态触发器是一种脉冲整形电路，多用于脉冲波形的整形、延时和定时。

1.脉冲整形：对于幅度和宽度都不规则的脉冲信号，只要这些脉冲的幅度都大于单稳态触发器的触发电平，则经过单稳态触发器可以将不规则的脉冲波形变成幅度和宽度都相同的脉冲波形。

2.用于定时：利用单稳态触发器暂稳态期间输出的高、低电平去控制某个电路定时工作。

3.用于延时65利用单稳态触发器暂稳态期间输出的高电平去控制与门的开66

3.延时：在一个脉冲信号到达后，延迟一段时间再产生一个脉冲，以控制两个相继进行的操作。

延时

脉冲形成67f/V转换电路集成f/V转换器稳态：Q=0暂稳态：Q=1暂稳态持续时间由Rt,Ct充电时间决定。暂稳态时，IS对RL,CL充电68电压电流转换电路一、I/V转换器反向输入型电流源内阻应足够大Is远大于偏置电流Ib同向输入型69电压电流转换电路一、V/I转换器70电压电流转换电路71一、集成V/I转换器电压电流转换电路72信号转换电路模拟数字转换电路73AD转换电路和DA转换电路的基础1分辨率：（最低有效位）对应一个数字输出的模拟输入电压有一定的幅度范围，若超过这个幅度范围，数字输出就会发生变化，这样能分别的电压范围叫做分辨率。通常用LSB（LeastSignificantBit)表示。A／D和D／A转换电路是微型计算机与输入、输出装置之间的接口，是数字化测控系统中的重要组成部分。74AD转换电路和DA转换电路的基础2量化和量化误差：

将幅度连续取值的模拟信号变为只能取有限个某一最小当量的整数倍数值的过程称为量化。通过量化将连续量转换成离散量，必然存在类似于四舍五入产生的误差，最大误差可达到1LSB的1/2。此误差叫做量化误差。75AD转换电路和DA转换电路的基础2量化和量化误差：76AD转换电路和DA转换电路的基础3精度：

理想的ADC是指不含量化误差以外的误差，但实际上由于使用的元件和噪声等产生各种误差。精度是表示所含误差的比例，用刻度的百分比或PPM表示。精度分为绝对精度和相对精度。77DA转换器D/A转换器的转换特性

对n位D/A转换器，设其输入是n位二进制数字输入信号Din(d1,…,dn),则Din=d1x2-1+…+dnx2-n

如果D/A转换器的基准电压为UR,则理想D/A转换器的输出电压U0可表示为：

U0=UR*Din=UR（d1x2-1+…+dnx2-n）78DA转换器D/A转换器的主要技术指标分辨率：当输入数字发生单位数码变化时，即LSB变化一次，所对应输出模拟量的变化量。精度：加给定数字代码时测得的实际模拟输出量与对应这个输入代码的理论模拟输出量之差。（由非线性误差、增益误差、失调误差等造成）建立时间：输入数字量变化后，输出模拟量稳定到相应数值范围（1/2LSB）所需的时间。7980DA转换器D/A转换器结构及原理

单片D/A转换器的基本组成包括基准电压源，电阻解码网络，电子开关阵列和相加运算放大器四部分组成。1加权电阻网络电路81DA转换器D/A转换器结构及原理1加权电阻网络电路82DA转换器D/A转换器结构及原理2R-2R梯形电阻网络83DA转换器D/A转换器结构及原理2R-2R梯形电阻网络84DA转换器集成D/A转换器

集成D/A转换器按转换方式可分为并行型、串行型和串并型。

(并行型是将并联的输入码同时进行转换，串行型是将串行的输入码逐位进行转换，串并型则是先将数字码转换成另一种形式，然后经滤波器取出模拟信号。单片D／A转换器大多为并行则。)

D/A转换器按其制作工艺划分为双极型和CMOS型两类。

(目前．高速双极型D/A转换器大多数采用不饱和晶体管电流模拟开关，建立时间可短到数十至数百纳秒。CMOS型D/A转换器采用CMOS模拟开关及驱动电路，它具有制造容易，造价低的优点，但转换速度日前不及双极型D/A转换器。)85DA转换器集成D/A转换器

UREF

UCC

Rf

b

Io1

Io2

CSDI11

DI10

DI1

DI0

XFER21BYBY1WR2WRDAC1208

4位输入锁存器

LE1

LE2

LE3

LSB

MSB

8位输入锁存器

12位

DAC

锁存器

12位相乘型D/A

转换

电路

15

16

17

DI9

19

20

4

5

6

7

8

9

23

1

2

21

22

10

14

13

11

24

3

12

&

&

&

DI8

DI7

DI6

DI5

DI4

DI3

DI2

18

23

DAC120886DA转换器集成D/A转换器DAC120887AD转换器

模拟量数字化包括采样、量化和编码三个阶段。所谓采样即是依据采样定理按照一定的时间间隔从连续的模拟信号中抽取一系列的时间离散样值。时间离散后的采样信号如何能正确反映模拟信号的原貌，关键应使采样频率满足采样定理。时间离散后的采样信号，幅度取值仍是连续方式，需对其取值进行量化。这种将幅度连续取值的模拟信号变为只能取有限个某一最小当量的整倍数值的过程称为量化。一般编码与量化是同时完成的，通常所用的码制是二进制原码。A/D转换器的基本原理88AD转换器A/D转换器的基本性能指标分辨率量化误差转换精度转换速度89AD转换器A/D转换器的基本原理A/D转换器种类繁多．一般可分为直接与间接型两类。90AD转换器A/D转换器的基本原理1双积分式A/D转换器

(双斜率ADC）工作过程：采样、比较两个阶段。91AD转换器双积分式A/D转换器92逐次逼近式A/D转换器的工作原理可用天平秤重过程作比喻来说明。若有四个砝码共重15克，每个重量分别为8、4、2、1克。设待秤重量Wx=13克，可以用下表步骤来秤量：

顺序砝码重比较判断暂时结果

1、8g

8g<13g保留8g

1

2、8g+4g

12g<13g保留12g

1

3、8g+4g+2g

14g>13g撤消12g

0

4、8g+4g+1g

13g=13g保留13g

1AD转换器2、逐次逼近式A/D转换器实现原理是采用逐次比较法，也叫二等分搜索法93AD转换器2逐次逼近式A/D转换器94AD转换器3、并行比较式A/D转换器（流水线型）95AD转换器集成A/D转换器

集成逐次逼近式A/D转换器是目前种类最多、数量最大、应用最广的A/D转换器件。它也有两类产品，一类是以双极型微电子工艺为基础，另一类是以CMOS工艺为基础，前者的转换速度效高，后者转换速度稍低，但价格较低、功耗也小，而且转换速度也在不断提高。单片集成逐次逼近式A/D转换器的分辨力通常为8~13位。集成双积分式A/D转换器广泛用于各类数字式仪表及低速数据采集系统中。它们的性能/价格比高，使用十分方便，这类器件主要为CMOS单片集成三位半~5位半。集成并行式A/D转换器转换速度最快，但即使是中等分辨力的转换器，也需要使用大量的低漂移电压比较器、因此目前这类产品的位数都不高。96AD转换器集成A/D转换器ADC080997AD转换器集成A/D转换器ADC0809

START

GND

四分频

P0.7

P0.0

P0.1

P0.2

ui7

ui0

P2.7

RDWR

0INTALE

+5V

?/#

ADC0809

ALE

OE

EOC

CLK

UCC

REF(+)

REF(-)

D7

D0

ADDC

ADDB

ADDA

IN7

IN0

≥1

1

≥1

…

…

…

…

…

…

单片机八路模拟输入单片机98AD转换器集成A/D转换器ADC080999AD-DA转换器实例仿真

有一模数－数模转换电路如图，试根据不同转换频率，仿真该电路REF1=REF2=10VIn10sin4t1E9100A/D-D/A仿真（采样频率100Hz)101A/D-D/A仿真（采样频率500Hz)102Σ-ΔA/D转换器一、∑-△模数转换器特点

Sigma-Delta转换技术是目前高分辨率应用中非常通用的一项技术。∑-△模数转换器由于造价低、精度高、性能稳定及使用方便等特点，越来越广泛地使用在一些高精度仪器仪表和测量设备中。

Delta-Sigma转换器的特点是将绝大多数的噪声从动态转移到阻态，通常Delta-Sigma转换器被用于对成本与精度有较高要求的低频场合。103我们通常使用的模数转换器（ADC）大多为积分型和逐次逼近型，积分型转换效果不够好，转换过程中带来的误差比较大；逐次逼近型转换效果较好但制作成本较高，尤其是高位数转换，转换位数越多，精度越高，制作成本就越高。而∑-△ADC可以以相对逐次逼近型简单的电路结构，而得到低成本，高位数及高精度的转换效果∑-△ADC大多设计为16或24bit转换精度。近几年来，在相关的高精度仪器制作领域该转换器得到了越来越广泛的应用一、∑-△模数转换器特点Σ-ΔA/D转换器104∑-△模数转换器增量调制105Σ-ΔA/D转换器增量调制106Σ-ΔA/D转换器增量调制107Σ-ΔA/D转换器增量调制108二、Sigma-DeltaADC原理简介Σ-ΔA/D转换器∑-△模数转换器的工作原理简单的讲，就是将模数转换过后的数字量再做一次窄带低通滤波处理。当模拟量进入转换器后，先在调制器中做求积处理，并将模拟量转为数字量，在这个过程中会产生一定的量化噪声，这种噪声将影响到输出结果，因此，采用将转换过的数字量以较低的频率一位一位地传送到输出端，同时在这之间加一级低通滤波器的方法，就可将量化噪声过滤掉，从而得到一组精确的数字量。109110二、Sigma-DeltaADC原理简介Σ-ΔA/D转换器111Sigma-Delta转换器中最重要的组成部分有两个，即：Sigma-Delta调制器

数字滤波器，如图二、Sigma-DeltaADC原理简介Σ-ΔA/D转换器112二、Sigma-DeltaADC原理简介Σ-ΔA/D转换器Sigma-Delta调制器对模拟输入以大大高于耐奎斯特采样率的速度对模拟输入信号进行过采样，它的输出是一位的比特流，比特流中"1"的密度对应着模拟输入的大小。数字滤波器对比特流进行滤波进而得到非常高的转换分辨率。113二、Sigma-DeltaADC原理简介Σ-ΔA/D转换器图为一阶的Sigma-Delta调制器的示意图。Delta-Sigma转换器是采用超采样的方法将模拟电压转换成数字量的1位转换器，它由1位ADC、１位DAC与一个积分器组成。Delta-Sigma转换器的优点表现在低成本与高分辨率，适合用于现在的低电压半导体工业的生产。114二、Sigma-DeltaADC原理简介Σ-ΔA/D转换器

Delta-Sigma转换器由差分放大器、积分器、比较器与１位的DAC组成，输