结果表示逐次逼近型AD转换器原理框图课件

第7章第7章

数/模与模/数转换器数/模(D/A)转换器模/数(A/D)转换器模拟开关与采样-保持（S/H）电路返回1上页下页第7章7.1

数/模(D/A)转换器T型电阻网络D/A转换器集成D/A转换器举例返回2上页下页第7章电子开关电阻网络输入寄存器D/A的组成框图基

准

电

压求和放大7.1.1

T型电阻网络D/A转换器返回3上页下页模拟量输出数字量输入T型电阻网络D/A转换器梯形电阻网络A、B、C、D任意一点，其右边的电阻网络等效电阻均等于R

。基准电源并行数字输入S为电子开关。当

D=0时

S

接地；当

D=1时

S

接“地”（虚地）第7章电子开关模拟信号输出RR

R2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S30D3

D2

D1

DUREFIRfUO—8△ABC

DIo1Io2＋++＋_返回4上页下页R

R2R2R2RI2I3S1S2S3D1UREFIUO＋8△ABC

RI12RS0DI02RIo1o2_－＋+T型电阻网络的等效电路即D3

D2D=0时S 接地；不论模拟开关接当

D=1时S 接“地”（虚地），到左边还是右边，电阻2R一端总是零电位。其等效电路如图：第7章RRUREF当II

=D0UIREF

+R梯形电阻网络A、B、C、D任意一点，其右边的电阻网络等效电阻均等于R

。返回5上页下页第7章UREF

A

R

B

R

C

R

D

I0I

I3

I3

I2

I2

I1

I1

I02R

2R

2R

2R2R2R2R2RI2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIRfUO8△ABIo1Io2＋+_－+＋I

I

=

UREFIo1

=I3

+

I2

+

I1+

I0

=

24（D3

23+D2

22+

D121

+

D020）

RRf

IUO=

–Rf

I01

=

–

2

（D3

23

+D2

22

+

D121

+D020）4R

R

RUO=

–(D3

23+D2

22+D121+D020)UREF

Rf24

RUO=

–(Dn-1

2n-1+Dn-2

2n-2+…+D121+D020)C

DI1

I02R

2RUREF

Rf2n

R返回6上页下页第7章D/A的主要技术参数例如十位数模转换器的分辨率为：210-1

1

≈0.001※

分

辨 率:是指最小输出电压（ 对应的输入二进制数为1

）与最大输出电压(对应的输入二进制数的所有位全为1)之比。分辨率=1/（2n-1）※转换精度：表示实际输出的电压值与理想的输出电压值之间的差别。※转换速度：从数码输入到模拟电压稳定输出间的时间称为转换速度。返回7上页下页CC7520

外部引脚图UDD：电源输入端，5~

10VUREF：基准电源，–10V

~+10VRF：反馈信号输入端第7章CC7520

D/A转换器CC7520是10位CMOS电流开关型D/A转换器，其结构简单，通用性好。片内只含倒T型电阻网络、电子开关和反馈电阻RF，应用时外部要接参考

电压源和运算放大器。引脚功能Iout1、Iout2：电流输出端GND：接地端9

0D

~D

：数字信号输入端IUREFUDDD0D1D2D3D4RFIout1

1out2

2GND

3D9

4D8

5D7

6D6

7D5

81615141312111097.1.2

集成D/A转换器举例返回8上页下页第7章CC7520

D/A转换器应用电路2341416151312CC7520

1……D0D1D9UREF

UDD+_+U0OU

=–(D9

29+D8

28+…+D121+D020)UREF210返回9上页下页程控三角波/方波发生器……D8D7D0+_U012314161315456

CC7520

1D9_UREF+15VU02A1

++

A2+UO2UO1第7章1k

返回10上页下页R1CDZ10k

R2

20k

第7章7.2

模/数(A/D)转换器概述7.2.1

逐次逼近型A/D转换器*7.2.2

双积分型A/D转换器返回11上页下页第7章A/D

转换器的作用是将输入的模拟电压数字化。主要分为两大类：直接转换器：逐次逼近型、并联比较型等●

●间接转换器：单积分型、双积分型等●

●返回12上页下页概述：7.2.1

逐次逼近型A/D转换器第7章顺序砝码重量比较判断砝码去留结果表18g8g<13g留128g+4g12g<13g留138g+4g+2g14g>13g去048g+4g+1g13g=13g留1逐次逼近的基本思想：类似于用天平称物示返回13上页下页逐次逼近型A/D转换器原理框图第7章电压比较器输出数字量模拟信号输入参考电压逐次逼近寄存器D/A转换器节拍脉冲发生器输出寄存器CP返回14上页下页四位D/A转换器1D

QCD

QCD

QCD

QC+C41SDJKRDCQ0SDJKRDCQ1SD

QJ

2CSDJKRDC3+iU

=5.52V比较器节拍C3脉冲C2发C生器C0•KRD••••••Q

•••••时钟脉冲数码寄存器d3d1d0••••••第7章逐次比较寄存器U0U+U+JKU0=

(d332

+d21

02

1

02

+d

2

+d

2

)24URCC0C1C2C3C401000RU

=8V0000101110d2

111001U0=654V.5V四位逐次逼近型A/D转换器上页

下页D/A返回15顺序d3

d2

d1

d0UA/V比较该位1的去留110004UA<UI留211006UA>UI去310105UA<UI留410115.5UA≈UI留四位逐次逼近型ADC的转换过程UA逼近U1的波形第7章O143UA逼近UI的波形2UA/V65.5251

2脉冲顺序3

4返回16上页下页集成A/D芯片ADC0801外引脚图ADC0801各管脚功能：第7章CS：片选信号，低电平有效D0

~

D7：八位数字信号输出端INTR：输出控制端UCC：电源端，UCC

=5VAGND：模拟地端

DGND：数字地端CLKIN：外部时钟脉冲输入端CLKR：内部时钟脉冲端

UIN(+)、UIN(-)：模拟量输入端RD：读出端，低电平有效WD：写入端，低电平有效返回17上页下页第7章*7.2.2

双积分型A/D转换器双积分型A/D转换器属于电压－时间变换的间接A/D转换器。基本原理是将一段时间内的输入模拟电压Ui

和参考电压UR

通过两次积分，变换成与输入电压平均值成正比的时间间隔，再变换成正比于输入模拟信号的数字量。返回18上页下页第7章Ui－URABS1RS2Co积分器比较器CP数字量输出_+计数器控制逻辑电路_+&脉冲发生器A1

+

uA

+2双积分型A/D转换器原理图返回19上页下页第7章CPtttuo000UPT1T2Dout－URUiABS1RS2C积分器比较器CP数字量输出+计数器控制逻辑电路+&脉冲发生器_A1

+

u

_o

A2

+1.定时采样阶段：S1合向A侧，从0开始对Ui积分。A/D转换器的工作波形返回20上页下页第7章CPtttuo000UPT1T2Dout－URUiABS1RS2C积分器比较器CP+计数器控制逻辑电路+&脉冲发生器_A1

+

u

_o

A2

+数字量输出t=T1

时，S1合向B侧，停止采样。t=t1积分器输出为A/D转换器的工作波形UP

=

-T1RCUi=

-RC返回21上页下页i2n

TC

U第7章CPttt00uo0UPT1T2Dout－URUiABS1RS2C积分器比较器CP数字量输出+计数器控制逻辑电路+&脉冲发生器_A1

+

u

_o

A2

+2.比较读数阶段：t≥T1时，积分器的输出电压o

Pu

=U

-

1（–UR∫

tRC

T1）dt2n返回22上页下页Dout=

URUi模数转换器的主要技术指标分

辨

率以输出二进制的位数表示分辨率。位数越多,误差越小,转换精度越高。转换速度它是指完成一次转换所需的时间。转换时间是指从接到转换控制信号开始到输出端得到稳定的数字输出信号所经过的这段时间。相对精度它是指实际的各个转换点偏离理想特性的误差。在理想情况下，所有的转换点应当在一条直线上。第7章返回23上页下页第7章*7.3

模拟开关和采样-保持电路模拟开关采样-保持（S/H）电路返回24上页下页第7章7.3.1

模拟开关模拟开关用于传输模拟信号，它主要由控制电路和开关电路两部分组成。构成方式：双极型晶体管电路MOS场效应晶体管主要介绍由CMOS传输门构成的模拟开关和集成多路模拟开关。返回25上页下页第7章上页

下页UiUoUDDT1T2CPCPUoUiCPTGCMOS传输门CP电路图形符号模拟开关UoUiTG1DDUiUo返回26第7章CC4051模拟开关161514131211109UDD2103ABC4

16

2COMMON

37

45

5INH

6UEE

7USS

8CC4