第六章 模拟信号调理电路3.ppt

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1、A/D转换器过程采样量化编码6.6A/D转换器并联比较型、双积分、逐次逼近型、∑-△调制型A/D转换器常用以下几项技术指标来评价其质量水平。(1)分辨率ADC的分辨率定义为ADC所能分辨的输入模拟量的最小变化量。(2)转换时间A/D转换器完成一次转换所需的时间定义为A/D转换时间。6.6.1A/D转换器的性能指标(3)精度①绝对精度绝对精度定义为：对应于产生一个给定的输出数字码，理想模拟输入电压与实际模拟输入电压的差值。绝对精度由增益误差、偏移误差、非线性误差以及噪声等组成。②相对精度相对精度定义为在整个转换范围内，任一数字输出码所对应的模拟输入实际值与理想值之差与模拟满

2、量程值之比。③偏移误差。ADC的偏移误差定义为使ADC的输出最低位为1，施加到ADC模拟输入端的实际电压与理论值1/2(Vr／2n)(即0.5LSB所对应的电压值)之差（又称为偏移电压）。④增益误差增益误差是指ADC输出达到满量程时，实际模拟输入与理想模拟输入之间的差值，以模拟输入满量程的百分数表示。⑤线性度误差ADC的线性度误差包括积分线性度误差和微分线性度误差两种。a．积分线性度误差积分线性度误差定义为偏移误差和增益误差均已调零后的实际传输特性与通过零点和满量程点的直线之间的最大偏离值，有时也称为线性度误差。b．微分线性度误差积分线性度误差是从总体上来看ADC的数字输

3、出，表明其误差最大值。但是，在很多情况下往往对相邻状态间的变化更感兴趣。微分线性度误差就是说明这种问题的技术参数，它定义为ADC传输特性台阶的宽度（实际的量子值）与理想量子值之间的误差，也就是两个相邻码间的模拟输入量的差值对于Vr/2n的偏离值。图3.17ADC的积分线性度误差图3.18ADC的微分线性度误差与微分线性度误差直接关联的一个ADC的常用术语是失码（MissingCord）或跳码(SkippedCord)，也叫做非单调性。图3.19ADC的失码现象⑥温度对误差的影响环境温度的改变会造成偏移、增益和线性度误差的变化。6.6.2并联比较型A/D转换器1）组成分压电

4、阻链分压电阻链电压比较器优先编码器寄存器2）3位并联比较型A/D转换器原理图下页上页返回由图可见，分压电阻链由一个R/2和7个R电阻组成，它们依次对参考电压VREF分压。R/2电阻分得的电压为同理可得到其他各R上分得的电压为2）并联比较型A/D转换器工作原理将以上7个电压分别接到7个电压比较器的反相输入端，同时将模拟输入电压接到各电压比较器的同相输入端，使输入电压通过比较器分别与这7个电压同时进行比较。当输入电压比相应的参考电压高时，相应的比较器输出高电平，否则输出低电平。2)并联比较型A/D转换器工作原理若所有电压比较器的输出都为低电平，寄存器中所有触发器输出0；C1比

5、较器输出高电平，其余电压比较器的输出都为低电平，寄存器中各触发器输出0000001若各触发器的输出直接送入优先编码器的输入端，根据优先编码器的功能，只有最高级别的比较器输出的高电平被编码。所以可得到编码器的对应输出编码d2d1d0。此即为模拟量对应的数字量。d2d1d0=？下页上页返回3）并联比较型A/D转换器优缺点缺点：随着输出位数的增加，所需器件数增加很快优点：转换速度快。逐次逼近型A/D转换器是将输入模拟电压与不同的基准电压多次比较，比较时从DAC输入数字量的高位到低位逐次进行，依次确定各位数码的“0”、“1”状态，使转换所得的数字量在数值上逐次逼近输入模拟量的对应

6、值。2.6.2逐次逼近型A/D转换器逐次逼近型A/D转换器组成比较器分压电阻链控制电路D/A转换器逐次近似寄存器6.6.3逐次逼近型A/D转换器1)逐次逼近型A/D转换器原理图2)逐次逼近型A/D转换器转换过程(1)转换启动转换开始前逐次逼近寄存器输出清零，4位DAC输出V0=0。转换控制信号VL=1时开始转换。2第一个时钟在CLK第一个时钟脉冲作用下，控制逐次逼近寄存器最高位输出为1，其余位输出0，即逐次逼近寄存器输出1000进入D/A转换器，经D/A转换器转换为与之对应的模拟电压V0，送入比较器与模拟输入信号Vi进行比较2)逐次逼近型A/D转换器转换过程(3)进入D/

7、A转换器◆若V0>Vi，说明数字量1000太大，高位的1应去掉◆若Vi>V0，说明数字量1000不够大，高位的1应保留。在第二个时钟脉冲作用下，按同样的方法将次高位置1，使寄存器输出1100（最高位的1保留时）或0100（最高位的1丢掉时），并送入比较器与输入信号Vi进行比较，从而确定次高位的1是否应该保留。2)逐次逼近型A/D转换器转换过程按此方法逐次比较，直至最低位比较完后，转换结束。3)逐次逼近型A/D转换器特点逐次逼近型A/D转换器的转换时间取决于输出数字位数n和时钟频率，位数越多，时钟频率越低，转换所需要的时间越长。