第十章 AD转换电路教案_第十章da和ad转换

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第九章 数模/模数转换电路

一、概念

1、信号分类：时间连续、数值连续的信号（模拟信号）

时间连续、数值离散的信号 时间离散、数值连续的信号

时间离散、数值离散的信号（数字信号）

2、典型的模拟信号处理系统由三部分组成：

（1）模数转换器、（2）数字信号处理器、（3）数模转换器。

3、模数转换器将待处理的模拟信号转换成数字信号；

数字信号处理器对转换过来的数字信号进行处理，得到数字的处理结果；

数模转换器将处理结果转换成模拟信号。

二、D/A转换器

1、D/A转换器功能：将数字量成正比地转换成模拟量

D/A转换器由电阻网络、模拟电子开关及求和运算放大器

3、权电阻网络数模转换器

然而，位权电阻网络数模转换器包含种电阻，要在比较大的阻值范围内保证每个电阻都有很高的精度是十分困难的，尤其对制造集成电路不利。虽然双级权电阻网络数模转换器[图9.2.2]

所用的电阻种类减少了一倍，但是并没有质的变化。由于构思巧妙，倒T形权电阻网络数模转换器[图9.2.3]

所用的电阻种类只有两种，10位数模转换器AD7520就是一种倒T形权电阻网络数模转换器。为灵活起见，AD7520没有包含运算放大器，使用时需要外接。目前单片集成数模转换器多采用权电流型或开关电容型结构。理想情况下，位数模转换器的输出电压正比于输入的数字量，即数字量，果，其中，为输出的模拟电压，为输入的为参考电压。显然，如果为正，则为负；反之，如为负，则为正。如果需要具有双极性输出电压的数模转换器，为正）或负的（如果我们只需添加一个电阻和一个正的（如果为负）直流电压源，使运算放大器称为加法器即可[图9.2.15]。

为了保证信号处理结果的准确性，数模转换器必须有足够的精度。数模转换器在理论上可以达到的精度常用分辨率来表示，例如，12位数模转换器的精度比8位数模转换器的精度高得多，16位数模转换器的精度比12位数模转换器的精度高得多，等等。数模转换器实际上可以达到的精度用转换误差来表示。例如，转换误差为1/2LSB(最低有效位)的数模转换器的精度比转换误差为1LSB的数模转换器的精度高。为了保证信号处理结果的时效性，数模转换器必须有足够的转换速度。通常用建立时间来表示数模转换器的转换速度。在对转换速度要求不太高的场合，有时采用串行输入的数模转换器，以便减少传输线的数目。这种模数转换器由并行输入的数模转换器和移位寄存器构成，其中一位寄存器可以将串行的数字信号转换为并行的数字信号，供并行输入的数模转换器使用。

二、A/D转换器

1、模数转换的过程有四个阶段，即采样、保持、量化和编码。1）采样是将连续时间信号变成离散时间信号的过程。经过采样，时间连续、数值连续的模拟信号就变成了时间离散、数值连续的信号，称为采样信号。采样电路相当于一个模拟开关,模拟开关周期性地工作。理论上，每个周期内，模拟开关的闭合时间趋近于0。在模拟开关闭合的时刻（采样时刻），我们就“采”到模拟信号的一个“样本”。2）量化是将连续数值信号变成离散数值信号的过程。理论上，经过量化，我们就可以将时间离散、数值连续的采样信号变成时间离散、数值离散的数字信号。

我们知道，在电路中，数字量通常用二进制代码表示。因此，量化电路的后面有一个编码电路，将数字信号的数值转换成二进制代码。3）然而，量化和编码总是需要一定时间才能完成，所以，量化电路的前面还要有一个保持电路。保持是将时间离散、数值连续的信号变成时间连续、数值离散信号的过程。在量化和编码期间，保持电路相当于一个恒压源，它将采样时刻的信号电压“保持”在量化器的输入端。虽然逻辑上保持器是一个独立的单元，但是，工程上保持器总是与采样器做在一起。两者合称采样保持器。

2、模数转换器有直接型和间接型两种。