数模、模数转换电路、 7.2A/D转换器（ADC) 7.2.1AD转换的一般步骤和取样定理 一、 模拟量到数字量的转换过程 数字量 模拟量} n u10 ADC的 量化编码 电路 取样保持 量化编码 (S/iH二Sample/lold) 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
7.2 A / D 转换器（ADC） 7.2.1 A /D 转换的一般步骤和取样定理 一、模拟量到数字量的转换过程 uI (t) C ADC的 量化编码 电路 dn-1 d1 d0 … u I S (t) 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 （S / H — Sample / Hold）
数模、模数转换电路题题题圈 二、取样定理 当满足∫≥2fm:时，取样信号可恢复原信号。 人一取样频率。fmax一信号的最高频率分量
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。 O t uI O f A( f ) fs– fimax fimax uI O t
数模、模数转换电 三、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A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A整除而引起的误差。 编码 把量化的数值用二进制代码表示
三、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
数模、模数转换电路一 划分量化电平的两种方法 二进制 代表的模拟 二进制 代表的 代码 模拟电平，电平 代码 模拟电平 111 7△=7/8t 1117△=14/15 6A=6/8 13/15 110 i1/1s 1106A=12/15 58 101 5A=5/8 19/15 10154=10/15 100 4私=481715 10044-8/15 3 011 34=381515 0113A-6/15 010 2△=2/81 0102△=4/15 3/15 001 1△=1/8 0011△=2/15 1/15 0 000 0A=01 0000△-=0 0 最大量化误差=△=(1/8)V1 △/2=(1/15)V
划分量化电平的两种方法 0 1V 1/8 2/8 3/8 4/8 5/8 6/8 7/8 000 001 010 011 100 101 110 111 模拟 电平 二进制 代码 代表的 模拟电平 0 = 0 1 = 1/8 2 = 2/8 3 = 3/8 4 = 4/8 5 = 5/8 6 = 6/8 7= 7/ 8 1V 1/15 3/15 5/15 7/15 9/15 11/15 13/15 000 001 010 011 100 101 110 111 0 模拟 电平 二进制 代码 代表的 模拟电平 0 = 0 1 = 2/15 2 = 4/15 3 = 6/15 4 =8/15 5 = 10/15 6 = 12/15 7 =14/15 最大量化误差= = (1 / 8) V = / 2 = (1/15)V
数模、模数转换电路题 7,2.2取样-保持电路 R=R 一、电路组成及工作原理 R 当4L为高电平： T导通，Ch充电至： lo=-山1=lC 当u为低电平： T截止，C基本不放电。 o保持 矛盾： 为使C充电快，R越小越好： 为使电路输入电阻高，R越大越好
7.2.2 取样 - 保持电路 一、电路组成及工作原理 当 uL 为高电平： Rf Ri Ch uI u uO L T Rf = Ri T 导通，Ch充电至： uO = − uI = uC 当 uL 为低电平： T 截止，Ch基本不放电。 uO 保持 矛盾： 为使 Ch 充电快，Ri 越小越好； 为使电路输入电阻高，Ri 越大越好
数模、模数转换电路 二、改进电路L198)及工作原理 R130k2 DD本 LF19 u o 中6on 当4L=1,S闭合o=lo=山1，c=1 当山1=0，S断开uo保持 D1、D2的作用：限制do在山1+D以内，起保护作用
二、改进电路 (LF198) 及工作原理 R2 Ch R1 uI uO uL u O 300 30 k D2 D1 S 当 uL = 1， S 闭合 uO = u O = uI ， uC = uI 当 uL = 0， S 断开 uO 保持 D1 、D2的作用：限制 u O在 uI + uD以内，起保护作用。 6 2 1 4 3 5 8 7 uI uO uL Ch LF198
数模、模数转换电路 7.2.3逐次渐近型AD转换器 基本工作原理电路 3.2V 3V D/A 参考 电源 器 M 0011 B 逐次渐近 时钟 寄存器 转换控制信号 信号 MSB LSB 并行数字输出 0011
一 、基本工作原理电路 D/A uI 逐次渐近 寄存器 比 较 器 参考 电源 时钟 信号 MSB LSB MSB LSB 并行数字输出 转换控制信号 1000 3.2V 8V 1 0111 7V 0110 6V 0101 5V 0100 4V 0011 3V 0 0011 7.2.3 逐次渐近型A/D 转换器
数模、模数转换电路☑圆 二、转换过程举例 输出偏移 读出控制 3位D/A 比较器 FE 寄存器 &控制逻 电路 21 22 23 24 5位环行移位寄存器
读出控制 控制逻辑 电路 逐次渐近 寄存器 比 较 器 二、转换过程举例 3 位 D/A Q 1S 1R d0 + CP d2 d1 ≥1 Q 1S 1R FFB FFC ≥1 d0 d1 d2 uI uO uC C 5位环行移位寄存器 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q FFA 1S 1R /2 输出偏移
数模、模数转换电路 3位D/A转换器 c FFA &&& d Q+1 功能 sc的s4s 0 0 保持 0 置1 置0 橙3 1 不用不许 CP 212203242 2OB2c uV uo/V u'o/V ucdd do 00001 000 0 -0.5 0000 1 10000100 3.5 000 2 01000110 5.9 6 5.5 0000 3 00100111 7 6.5 1000 45 00010110 5.5 0000 00001110 6 5.5 0110
Q n+1 1 1 1 0 0 1 0 0 R S 功能 Q n 1 0 不用 保持 置1 置0 不许 CP 1 2 3 4 5 Q1 Q2Q3 Q4 Q5 QA QB QC uI /V uO/V u O/V uC d2 d1 d0 0 0 0 0 1 0 0 0 5.9 0 – 0.5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 4 3.5 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 6 5.5 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 7 6.5 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 6 5.5 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 6 5.5 0 1 1 0
数模、模数转换电路一 7.2.4双积分型AD转换器 转换思路： 、 电路组成 模拟输入w1→t 电容CS2 →t控制计数CP个数 放电 →输出二进制数 C0=0 基准电压！ <0 逻辑 定时器 n位二进制 控制门 计数器 d 01.. 101 每进行完一次2"进制计数，定时器置1，S1合向基准电压
7.2.4 双积分型 A/D 转换器 转换思路： 模拟输入 uI → t → t 控制计数 CP 个数 →输出二进制数 一、电路组成 CO＝ 1 00 … 0 01 … 0 01 … 1 10 … 0 10 … 1 11 … 1 00 … 1 1 00 … 0 00 … 1 0 01 … 101 每进行完一次2 n 进制计数，定时器置 1， S1 合向基准电压 电容 C 放电 S2 C uI S1 逻辑 控制门 C 定时器 n 位二进制 计数器 & dn–1 d0 uｏ ＴCP CP 基准电压 < 0