1、1第十一章第十一章 數模和模數轉換數模和模數轉換 本章的重點：本章的重點： 1D/A轉換器的基本工作原理（包括雙極性輸出），輸轉換器的基本工作原理（包括雙極性輸出），輸入與輸出關系的定量計算；入與輸出關系的定量計算； 2A/D轉換器的主要類型（并聯比較型、逐次漸近型、轉換器的主要類型（并聯比較型、逐次漸近型、雙積分型），它們的基本工作原理和綜合性能的比較；雙積分型），它們的基本工作原理和綜合性能的比較； 3D/A，A/D轉換器的轉換速度與轉換精度及影響它們轉換器的轉換速度與轉換精度及影響它們的主要因素。的主要因素。 由于目前使用的由于目前使用的D/A、A/D期間都是期間都是LSI電路，所以講授

2、電路，所以講授的重點是在轉換原理及器件應用方法上，而不在于器件內的重點是在轉換原理及器件應用方法上，而不在于器件內部詳細的結構及工作過程。部詳細的結構及工作過程。本章的難點：本章的難點： 本章的難點在一些本章的難點在一些A/D轉換器內部電路結構和詳細工作轉換器內部電路結構和詳細工作過程上，但這不是本章學習的重點。過程上，但這不是本章學習的重點。2第十一章第十一章 數模和模數轉換數模和模數轉換第一節第一節 概述概述數模轉換：將數字量數模轉換：將數字量 (Digital)轉換為模擬量轉換為模擬量(Analog)。簡稱簡稱D/A 轉換。轉換。模數轉換：將模擬量模數轉換：將模擬量(Analog)轉換為

3、數字量轉換為數字量(Digital)。簡稱簡稱A/D轉換。轉換。被控對象被控對象傳感器傳感器A/D轉換器轉換器計算機計算機D/A轉換器轉換器驅動電路驅動電路3主要指標：轉換精度；轉換速度。主要指標：轉換精度；轉換速度。D/A轉轉換換器器權電阻網絡權電阻網絡D/A轉換器轉換器倒倒T型電阻網絡型電阻網絡D/A轉換器轉換器權電容網絡權電容網絡D/A轉換器轉換器權電流型權電流型D/A轉換器轉換器開關樹型開關樹型D/A轉換器轉換器A/D轉轉換換器器直接轉換型直接轉換型并聯比較型并聯比較型反饋比較型反饋比較型間接轉換型間接轉換型雙積分型（雙積分型（VT變換型）變換型）VF變換型變換型計數型計數型逐次漸進型

4、逐次漸進型分類：分類：4一、權電阻網絡一、權電阻網絡D/A轉換器轉換器第二節第二節 D/A轉換器轉換器1.原理原理由四部分組成：由四部分組成：權電阻網絡；權電阻網絡；求和放大器；求和放大器；模擬開關；模擬開關；參考電源；參考電源；權電阻網絡權電阻網絡求和放大器求和放大器模擬開關模擬開關任務：求出輸出模擬電壓任務：求出輸出模擬電壓 與輸入數字量與輸入數字量d3d2d1d0間的關系。間的關系。oiRFo)(0123IIIIRF)2222(230211203ddddRVRREF)2222(2001122334ddddVREF)2222(200112211ddddVnnnnnREFo 2.特點：特點：

5、1.電阻數量少，結構簡單；電阻數量少，結構簡單；2.電阻種類多，差別大，不電阻種類多，差別大，不易集成。易集成。Least Significant BitMost Significant Bit輸入數輸入數字量字量DVnREF2輸入數輸入數字量字量5二、倒二、倒T型電阻網絡型電阻網絡D/A轉換器轉換器1.原理：原理：電阻網絡特點：電阻網絡特點：模擬開關模擬開關Si不論接何不論接何位置，都相當于接地。位置，都相當于接地。任意節點向左看的任意節點向左看的等效電阻皆為等效電阻皆為R。RVIREFRio公式推導公式推導012316842dIdIdIdIi6Rio)2222(2001122334dddd

6、VREF)2222(200112211ddddVnnnnnREFo RVIREF012316842dIdIdIdIi倒倒T型型)16842(0123ddddRVRREF7集成集成D/A轉換器轉換器CB7520簡介：（十位）簡介：（十位）電路特點：電路特點：1.電阻種類少，便于集成；電阻種類少，便于集成；2.開關切換時，各點電位不變。因此，速度快。開關切換時，各點電位不變。因此，速度快。可外接反可外接反饋電阻饋電阻R需外接需外接運放運放模擬開關電路：模擬開關電路：8 在權電阻網絡在權電阻網絡D/A轉換器和倒轉換器和倒T型電阻網絡型電阻網絡D/A轉換器中，轉換器中，若模擬開關不是理想開關，其導通電

7、阻和導通壓降將影響轉換若模擬開關不是理想開關，其導通電阻和導通壓降將影響轉換精度。權電流型精度。權電流型D/A轉換器可解決這一問題。轉換器可解決這一問題。三、權電流型三、權電流型D/A轉換器轉換器FORi)(02122232432ddddRIIIIF)2222(2001122334ddddIRF 恒流源如圖。但電阻恒流源如圖。但電阻REi的種類多。因此，經常用倒的種類多。因此，經常用倒T型電阻網絡的分流作用來實現。型電阻網絡的分流作用來實現。9)2222(2001122334ddddRVRRREFF)2222(2001122334ddddIRFO10雙極型電路；雙極型電路；8位數字量輸入；位數

8、字量輸入；外接求和放大器；外接求和放大器；外接電阻。外接電阻。)2222(2001122334ddddRVRRREFFODRVRRREFFO82若取若取VREF=10V、RR=RF=5K則：則：DO8210輸入數輸入數字量字量此時，輸出模擬電壓范圍為：此時，輸出模擬電壓范圍為：09.96V。權電流型集成數模轉換器權電流型集成數模轉換器DAC0808簡介簡介參考四位時的公式：參考四位時的公式：有：有：11 帶符號數以補碼形式給出。輸出為正、負極性的模擬電壓。帶符號數以補碼形式給出。輸出為正、負極性的模擬電壓。四、具有雙極性輸出的四、具有雙極性輸出的D/A轉換器轉換器 當輸入數字量是帶符號數時，當

9、輸入數字量是帶符號數時，就需要雙極性輸出的就需要雙極性輸出的D/A轉換器。轉換器。當當d2=1時，對應輸出電壓為時，對應輸出電壓為4V。IB應等于應等于I/2因此：因此：RVIRVREFBB22DDDVREFO8823三位三位DAC的輸出的輸出取反取反12五、五、D/A轉換器的轉換精度與轉換速度轉換器的轉換精度與轉換速度（一）轉換精度（一）轉換精度通常用通常用分辨率分辨率和和轉換誤差轉換誤差來描述。來描述。1.分辨率：輸出模擬電壓應能區分分辨率：輸出模擬電壓應能區分02n-1共共2n個輸入數字量。個輸入數字量。表示方法：表示方法：(1)用輸入二進制數的位數表示；如用輸入二進制數的位數表示；如8

10、位。位。(2)用輸出模擬電壓的最小值與最大值的比值表示。用輸出模擬電壓的最小值與最大值的比值表示。該比值顯然等于：該比值顯然等于：121nnREFV2) 12(2nnREFV13 由于電路各部分都有誤差，還要給出誤差來表示實際能達到由于電路各部分都有誤差，還要給出誤差來表示實際能達到的轉換精度。的轉換精度。 轉換誤差轉換誤差有時也稱為有時也稱為線線性誤差性誤差。它表示實際的。它表示實際的D/A轉轉換特性和理想轉換特性之間換特性和理想轉換特性之間的最大偏差。的最大偏差。轉換誤差的表示形式：轉換誤差的表示形式： （1）最低有效位的倍數。如：）最低有效位的倍數。如：1LSB。（2）輸出電壓滿刻度）輸

11、出電壓滿刻度FSR(Full Scale Range)的百分數。的百分數。如：如：0.1FSR。2.轉換誤差：轉換誤差：143.轉換誤差分析轉換誤差分析 D/A轉換器的四個組成部分，均可引起轉轉換器的四個組成部分，均可引起轉換誤差。但具有不同的特點。換誤差。但具有不同的特點。(1)參考電源引起的誤差稱為參考電源引起的誤差稱為比例系數誤差比例系數誤差。ODVnREF2O(2)運放零點漂移引起的誤差稱為運放零點漂移引起的誤差稱為漂移誤差漂移誤差或或平移誤差平移誤差。15(3)模擬開關的導通內阻和導通壓降以及電阻網絡中電阻的模擬開關的導通內阻和導通壓降以及電阻網絡中電阻的偏差引起的誤差稱為偏差引起的

12、誤差稱為非線性誤差非線性誤差。 非線性誤差有時導致非線性誤差有時導致轉換特性局部非單調性，轉換特性局部非單調性，從而引起系統不穩定。從而引起系統不穩定。注意注意：運放和參考：運放和參考電源多為外接，電電源多為外接，電阻網絡和模擬開關阻網絡和模擬開關在集成在集成DAC內部。內部。16例：在例：在10位倒位倒T型電阻網絡型電阻網絡DAC中，中，VREF=-10V。為保證。為保證VREF偏離偏離標準值所引起的誤差小于標準值所引起的誤差小于1/2LSB，計算，計算VREF相對穩定度應取多少？相對穩定度應取多少？解：解：1.計算計算1/2LSB: 當輸入數字量當輸入數字量D=1時，輸出電壓為時，輸出電壓

13、為LSB。故：。故：2.計算當計算當VREF變化量為變化量為 時所引起的輸出變化時所引起的輸出變化 量的最大量的最大值值 :REFVOMREFnnREFOMVV) 12(2而：而：即：即：112REFREFVV1121REFREFVV=0.05%這里這里VREF=10V,允許的參考電源允許的參考電源變化量小于變化量小于5mV1/2LSB = 21210REFV21210REFV112REFV輸入數字量的最大值輸入數字量的最大值LSBOM2117（二）轉換速度（二）轉換速度用完成一次轉換所需的時間用完成一次轉換所需的時間建建立時間立時間tset來衡量。來衡量。 建立時間：從輸入信號變化開始建立時

14、間：從輸入信號變化開始到輸出電壓進入與穩態值相差到輸出電壓進入與穩態值相差 1/2LSB范圍以內的時間。范圍以內的時間。 輸入信號由全輸入信號由全0變為全變為全1所需時間所需時間最長。最長。不包含運放的不包含運放的DAC建立時間可達建立時間可達0.1 。s當外接運放時，轉換時間還應加當外接運放時，轉換時間還應加上運放的上升（下降）時間。上運放的上升（下降）時間。RsTRSVtT(max)0(max)轉換時間轉換時間建立時間建立時間輸出模擬輸出模擬電壓最大電壓最大值值運放輸出轉運放輸出轉換速率換速率181.DAC08321.DAC0832結構框圖結構框圖 六、六、8 8位集成位集成DAC0832

15、DAC08328位位輸入輸入寄存器寄存器8位位DAC寄存器寄存器8位位D/A轉換器轉換器UREFIOUT2RfbAGNDVCCDGNDDI7DI0CSWR1WR2XFERILELELEIOUT1&RFB 它由一個它由一個8 8位輸入寄存器位輸入寄存器、一個、一個8 8位位DACDAC寄存器寄存器和一個和一個8 8位位D/AD/A轉換器轉換器三大三大部分組成，部分組成，D/AD/A轉換器采用轉換器采用了倒了倒T T型型R R-2-2R R電阻網絡電阻網絡。LELE1 1，跟隨，跟隨 0 0，鎖存，鎖存192.DAC08322.DAC0832引腳功能引腳功能 DIDI7 7DIDI0 0：

16、8 8位輸入數據信號。位輸入數據信號。I IOUT1OUT1：DACDAC輸出電流輸出電流1 1。當。當DACDAC鎖存器中為全鎖存器中為全1 1時，時，I IOUT1OUT1最大（滿最大（滿量程輸出）；為全量程輸出）；為全0 0時，時，I IOUT1OUT1為為0 0。 I IOUT2OUT2：DACDAC輸出電流輸出電流2 2。它作為運算放大器的另一個差分輸入信。它作為運算放大器的另一個差分輸入信號（一般接地）。滿足號（一般接地）。滿足 I IOUT1OUT1+I+IOUT2 OUT2 滿量程輸出電流。滿量程輸出電流。R Rfbfb：反饋電阻（內已含一個反饋電阻）接線端。：反饋電阻（內已含

17、一個反饋電阻）接線端。DAC0832DAC0832中無運中無運放，且為電流輸出，使用時須外接運放。芯片中已設置了放，且為電流輸出，使用時須外接運放。芯片中已設置了R Rfbfb，只要將此引腳接到運放的輸出端即可。若運放增益不夠，還須只要將此引腳接到運放的輸出端即可。若運放增益不夠，還須外加反饋電阻。外加反饋電阻。ILEILE：輸入鎖存允許信號，高電平有效。：輸入鎖存允許信號，高電平有效。 CSCS：片選信號，低電平有效。：片選信號，低電平有效。 WRWR1 1：輸入數據選通信號，低電平有效。（：輸入數據選通信號，低電平有效。（ 上升沿鎖存）上升沿鎖存）XFERXFER：數據傳送選通信號，低電平

18、有效。：數據傳送選通信號，低電平有效。 WRWR2 2：數據傳送選通信號，低電平有效。（：數據傳送選通信號，低電平有效。（ 上升沿鎖存）上升沿鎖存）20 任何導線都可以被理解成電阻，因此，盡管連在一起的任何導線都可以被理解成電阻，因此，盡管連在一起的“地地”，其各個位置上的電壓也并非一致的，對于數字電路，其各個位置上的電壓也并非一致的，對于數字電路，由于噪聲容限較高，通常是不需要考慮由于噪聲容限較高，通常是不需要考慮“地地”的形式的，但對的形式的，但對于模擬電路而言，這個不同地方的于模擬電路而言，這個不同地方的“地地”對測量的精度是構成對測量的精度是構成影響的，因此，影響的，因此，通常是把數字

19、電路部分的地和模擬部分的地分通常是把數字電路部分的地和模擬部分的地分開布線開布線，只在板中的一點把它們連接起來。，只在板中的一點把它們連接起來。 DGNDDGND：數字地，是控制電路中各種數字電路的零電位。：數字地，是控制電路中各種數字電路的零電位。 AGNDAGND：模擬地，是放大器、：模擬地，是放大器、A/DA/D和和D/AD/A轉換器中模擬電路的零電位。轉換器中模擬電路的零電位。 U UREFREF：參考電壓輸入。一般此端外接一個精確、穩定的電壓：參考電壓輸入。一般此端外接一個精確、穩定的電壓基準源?；鶞试?。U UREFREF可在可在-10V-10V至至+10V+10V范圍內選擇。范圍內

20、選擇。U UCCCC：電源輸入端（一般?。弘娫摧斎攵耍ㄒ话闳?5V+5V+15V+15V）。）。 213.DAC08323.DAC0832特性參數特性參數 分辨率：分辨率： 8 8位位建立時間：建立時間： 1 1 s s增益溫度系數：增益溫度系數： 20ppm/20ppm/（ppmppm-百萬分之一，百萬分之一，1010-6-6）輸入電平：輸入電平： TTLTTL功耗：功耗： 20mW20mW4.DAC08324.DAC0832工作方式工作方式 當當ILEILE、CSCS和和WRWR1 1同時有效時，輸入數據同時有效時，輸入數據DIDI7 7DIDI0 0進入輸入進入輸入寄存器；并在寄存器；并

21、在WRWR1 1的上升沿實現數據鎖存。當的上升沿實現數據鎖存。當WRWR2 2和和XFERXFER同時有同時有效時，輸入寄存器的數據進入效時，輸入寄存器的數據進入DACDAC寄存器；并在寄存器；并在WRWR2 2的上升沿實的上升沿實現數據鎖存。八位現數據鎖存。八位D/AD/A轉換電路隨時將轉換電路隨時將DACDAC寄存器的數據轉換為寄存器的數據轉換為模擬信號（模擬信號（I IOUT1OUT1+ +I IOUT2OUT2）輸出。）輸出。 DAC0832 DAC0832 的使用有的使用有雙緩沖器型雙緩沖器型、單緩沖器型單緩沖器型和和直通型直通型三種三種工作方式。工作方式。 22DAC0832DAC

22、0832的三種工作方式的三種工作方式 （b b）單緩沖方式單緩沖方式：適合在不要求多片：適合在不要求多片D/AD/A同時輸出時。此時只需一次寫操同時輸出時。此時只需一次寫操作，就開始轉換，提高了作，就開始轉換，提高了D/AD/A的數據吞吐量。的數據吞吐量。（a a）雙緩沖方式雙緩沖方式：采用二次緩沖方式，可在輸出的同時，采集下一個數：采用二次緩沖方式，可在輸出的同時，采集下一個數據，提高了轉換速度；也可在多個轉換器同時工作時，實現多通道據，提高了轉換速度；也可在多個轉換器同時工作時，實現多通道D/AD/A的的同步轉換輸出。同步轉換輸出。（c c）直通方式直通方式：輸出隨輸入的變化隨時轉換。：輸

23、出隨輸入的變化隨時轉換。23P54811.2 11.524第三節第三節 A/D轉換器轉換器一、一、A/D轉換的基本原理轉換的基本原理 在在A/D轉換器中，由于輸入轉換器中，由于輸入模擬信號在時間上是連續的，模擬信號在時間上是連續的，而輸出數字信號是離散的，所而輸出數字信號是離散的，所以轉換只能在一系列選定的瞬以轉換只能在一系列選定的瞬間對輸入模擬信號采樣，然后間對輸入模擬信號采樣，然后再把這些采樣值轉換成輸出數再把這些采樣值轉換成輸出數字量。字量。A/D轉換的基本步驟：轉換的基本步驟：采樣（取樣）；采樣（取樣）；保持；保持；量化；量化；編碼。編碼。由取樣保持電路完成由取樣保持電路完成由由A/D

24、轉換電路完成轉換電路完成取取樣樣保保持持251.取樣、保持取樣、保持取樣定理取樣定理：為保證從取樣信：為保證從取樣信號恢復被取樣信號，必須滿號恢復被取樣信號，必須滿足足取樣信號頻率取樣信號頻率在實際的取樣保持電路中有一個取樣控制信號，它的頻率就是取樣在實際的取樣保持電路中有一個取樣控制信號，它的頻率就是取樣信號頻率。信號頻率。取樣定理又稱為香農定理取樣定理又稱為香農定理(Shannon)。(max)2isff 輸入信號輸入信號最高頻率最高頻率26 為低電平時，為低電平時，T截止。取樣電截止。取樣電容容CH上的電荷無泄放回路，上的電荷無泄放回路， 將將保持。保持。OL取樣保持電路取樣保持電路IF

25、IORRL 為高電平時，場效應管為高電平時，場效應管T導通導通,進進行取樣行取樣L 電路缺點：輸入電阻電路缺點：輸入電阻RI過大過大會降低取樣速度；過小又加重會降低取樣速度；過小又加重信號源負載。信號源負載。改進方法：在輸入端加隔離放大器。改進方法：在輸入端加隔離放大器。 下面通過集成取樣保持電路下面通過集成取樣保持電路LF198介紹改進的取樣保持電路。介紹改進的取樣保持電路。27集成取樣保持電路集成取樣保持電路LF198調零調零輸入模輸入模擬電壓擬電壓取樣控取樣控制信號制信號外接保持電容外接保持電容 在取樣階段，開關在取樣階段，開關S接接通，運放通，運放AI,A2構成兩級電構成兩級電壓跟隨器

26、壓跟隨器IO 在保持階段，在保持階段，S斷開，電斷開，電容容CH上電荷保持不變，使輸上電荷保持不變，使輸出電壓出電壓 保持不變。保持不變。O二極管二極管D1,D2和電阻和電阻R1構成保護電路。構成保護電路。在取樣階段，在取樣階段，S接通，接通，D1,D2截止，保護電路不起作用。截止，保護電路不起作用。 在保持階段，在保持階段，S斷開，斷開， 保持不變；但保持不變；但 在變，使在變，使 達達到正（負）最大值，使開關到正（負）最大值，使開關S承受過高的電壓。接上保護電承受過高的電壓。接上保護電路后可使路后可使 基本等于輸入電壓基本等于輸入電壓 。IoOIo282.量化和編碼量化和編碼量化：量化：

27、把輸出數字量為把輸出數字量為1時對應的輸入模擬電壓稱為時對應的輸入模擬電壓稱為量化單元量化單元，記做記做 。當輸出數字量為。當輸出數字量為D時，對應的輸入模擬電壓應為時，對應的輸入模擬電壓應為D ，即量化單元的整數倍。，即量化單元的整數倍。 因此，對于任意輸入模擬電因此，對于任意輸入模擬電壓壓, 首先首先 應把它量化為應把它量化為 的整數倍。這就是量化。的整數倍。這就是量化。編碼：編碼：用二進制代碼表示量化后的輸入模擬電壓。用二進制代碼表示量化后的輸入模擬電壓。 量化和編碼是在同一個電路中完成的。下圖說明了兩種量量化和編碼是在同一個電路中完成的。下圖說明了兩種量化方法：化方法：29當輸入電壓不

28、為當輸入電壓不為 的整數倍時，必然產的整數倍時，必然產生誤差，稱為生誤差，稱為量化誤差量化誤差。量化誤差量化誤差2量化誤差量化誤差1/15V若用此范圍表示若用此范圍表示001會更準確會更準確30輸入為雙極性時：輸入為雙極性時：輸出一般采用二進制補碼表示?？捎孟聢D表示：輸出一般采用二進制補碼表示。可用下圖表示：=1V二二進進制制補補碼碼符號位符號位量化后輸出的二進制補碼量化后輸出的二進制補碼31二、直接二、直接A/D轉換器轉換器1.并聯比較型并聯比較型A/D轉換器轉換器將輸入模擬電壓直接轉換為數字量，不經過中間變量。將輸入模擬電壓直接轉換為數字量，不經過中間變量。介紹并聯比較型和反饋比較型兩大類

29、。介紹并聯比較型和反饋比較型兩大類。采用第二類量化方法，采用第二類量化方法，152REFV 轉換過程：將要輸入轉換過程：將要輸入模擬電壓加在輸入端，然模擬電壓加在輸入端，然后加一個后加一個CP脈沖，輸出端脈沖，輸出端就出現轉換結果。就出現轉換結果。編碼情況可用下表說明。編碼情況可用下表說明。特點：特點：速度快，轉換時間小于速度快，轉換時間小于50ns；電路復雜。電路復雜。不需取樣保持電路；不需取樣保持電路；32d2 = Q4d1= Q6 + Q4Q2d0 = Q7 + Q6Q5 + Q4Q3 + Q2Q1公式化簡過程請公式化簡過程請同學自己解決。同學自己解決。332.反饋比較型反饋比較型A/D

30、轉換器轉換器(1)計數型計數型A/D轉換器轉換器 思路：將一數字量加到思路：將一數字量加到D/A轉換器上，再把轉換器上，再把D/A轉換器輸出的轉換器輸出的模擬電壓與輸入模擬電壓相比較。若不相等，則修改數字量，直模擬電壓與輸入模擬電壓相比較。若不相等，則修改數字量，直到兩模擬電壓相等，此時對應的數字量就是轉換結果。到兩模擬電壓相等，此時對應的數字量就是轉換結果。數字量由計數數字量由計數器提供。器提供。啟動轉換啟動轉換B10OI0I=由于量化引起的誤差為由于量化引起的誤差為1LSB.（第一類量化方法）（第一類量化方法）特點：特點：1.電路簡單；電路簡單；2.速度慢。最長轉換時間可達速度慢。最長轉換

31、時間可達2n-1倍時鐘信號周期。倍時鐘信號周期。34(2)逐次漸近型逐次漸近型A/D轉換器轉換器數字量由逐次漸近寄存器提供。數字量由逐次漸近寄存器提供。思路：思路：從輸出數字量的最高位起，逐位判斷該位的值（從輸出數字量的最高位起，逐位判斷該位的值（0,1）。）。以輸出四位數字量以輸出四位數字量a3a2a1a0為例為例:1.輸入輸入1000到逐次漸近寄存器，以確定到逐次漸近寄存器，以確定a3的值；的值；2.輸入輸入a3100到逐次漸近寄存器，以確定到逐次漸近寄存器，以確定a2的值；的值；3.輸入輸入a3a210到逐次漸近寄存器，以確定到逐次漸近寄存器，以確定a1的值；的值；4.輸入輸入a3a2a

32、11到逐次漸近寄存器，以確定到逐次漸近寄存器，以確定a0的值；的值；可見，主要轉換步驟只需可見，主要轉換步驟只需4個時鐘周期就可完成。（實際轉個時鐘周期就可完成。（實際轉換器還要增加兩個時鐘周期時間。）換器還要增加兩個時鐘周期時間。）下面結合具體電路說明工作過程。下面結合具體電路說明工作過程。28頁35 時，該時，該位為位為1,否否則該位則該位為為0.OI27頁36移位寄存器初始狀態：移位寄存器初始狀態：Q1Q2Q3Q4Q5=10000IBO時，時，1CP1后后,移位寄存器為移位寄存器為01000，QAQBQC=100;CP2后后,移位寄存器為移位寄存器為00100，QAQBQC=d210;確

33、定確定d2值。值。CP3后后,移位寄存器為移位寄存器為00010，QAQBQC=d2d11;確定確定d1值。值。CP4后后,移位寄存器為移位寄存器為00001，QAQBQC=d2d1d0;確定確定d0值。值。同時輸出同時輸出d2d1d0。CP5后后,移位寄存器為移位寄存器為10000，QAQBQCd2d1d0，但對下一步無影響。，但對下一步無影響。一般，當輸出為一般，當輸出為n位時，需位時，需n+2個時鐘周期可完成轉換。個時鐘周期可完成轉換。特點：特點：速度較快；電路也不太復雜。速度較快；電路也不太復雜。因此，逐次漸近型因此，逐次漸近型A/D轉換器是集成轉換器是集成A/D轉換器用的最多的一種。

34、轉換器用的最多的一種。第二種量化方法第二種量化方法37三、間接三、間接A/D轉換器轉換器1.雙積分型雙積分型A/D轉換器轉換器中間變量為時間中間變量為時間T的，稱為的，稱為V-T變換型（電壓時間變換型）；變換型（電壓時間變換型）；中間變量為頻率中間變量為頻率F的，稱為的，稱為V-F變換型（電壓頻率變換型）；變換型（電壓頻率變換型）；屬于屬于V-T變換型。變換型。第一次積分第一次積分:對輸入模擬電壓對輸入模擬電壓定定時時積分，時間為積分，時間為T1,由控制邏輯由控制邏輯電路決定；電路決定；第二次積分第二次積分:對參考電源對參考電源VREF定定速速積分，積分， 的變化速度由的變化速度由VREF,R

35、和和C決定。決定。OIdtCC1dtCRI電容電容C上電壓上電壓38t1時刻電容電壓時刻電容電壓 即即 值為：值為：coodtCRIIRCT1第二次積分結束時積分器輸出第二次積分結束時積分器輸出電壓為電壓為0，即，即0121IttRCVoRCTdtREFIREFRCTVRCT12故：故：IREFVTT1239IREFVTT12設時鐘周期為設時鐘周期為TC，輸出數字量為，輸出數字量為D，則，則CnTT21CDTT2代入上式得：代入上式得：IREFnVD2可使可使T1=2nTC，T2=DTC的電路如的電路如下圖：下圖：至于至于T1，若滿足，若滿足40影響精度因素：影響精度因素： 計數器位數；計數器

36、位數；比較器靈敏度；比較器靈敏度；比較器零點漂移；比較器零點漂移； 運放零點漂移；運放零點漂移； 積分電容漏電；積分電容漏電；TC瞬間波動。瞬間波動。41特點：特點： 性能穩定。轉換結果與性能穩定。轉換結果與R,C無關；也與時鐘周期無關。這是無關；也與時鐘周期無關。這是兩次積分的結果。兩次積分的結果。 抗干擾能力強。積分器對平均值為抗干擾能力強。積分器對平均值為0的干擾有很強的抑制能的干擾有很強的抑制能力。如電網干擾，若取第一次積分時間為交流電網電壓周期的整力。如電網干擾，若取第一次積分時間為交流電網電壓周期的整數倍，理論上可完全抑制電網干擾。數倍，理論上可完全抑制電網干擾。缺點是速度慢。完成

37、一次轉換時間不小于缺點是速度慢。完成一次轉換時間不小于2n+1TC。在要求速度不高的場合有廣泛的應用。如數字電壓表等。在要求速度不高的場合有廣泛的應用。如數字電壓表等。422.V-F變換型變換型A/D轉換器轉換器 壓控振蕩器輸出脈沖頻率于輸入電壓有很好的線性關系。壓控振蕩器輸出脈沖頻率于輸入電壓有很好的線性關系。 寄存器可防止輸出數字跳動。寄存器可防止輸出數字跳動。影響精度的因素：影響精度的因素： 壓控振蕩器的穩定度和線性度、計數器的位數壓控振蕩器的穩定度和線性度、計數器的位數特點：特點： VCO輸出是調頻信號易于傳輸，且抗干擾能力強。適用于遙測、輸出是調頻信號易于傳輸，且抗干擾能力強。適用于

38、遙測、遙控系統中。一般將遙控系統中。一般將VCO放在發射端，其他部分放在接收端。放在發射端，其他部分放在接收端。由于高精度的由于高精度的VCO不易得到，因此精度不易提高。不易得到，因此精度不易提高。速度慢。這是由于計數型原理決定的。速度慢。這是由于計數型原理決定的。43四、四、A/D轉換器的轉換精度和轉換速度轉換器的轉換精度和轉換速度（一）（一）A/D轉換器的轉換精度轉換器的轉換精度采用分辨率和轉換誤差來描述。采用分辨率和轉換誤差來描述。1.分辨率：能區分的最小輸入模擬電壓。分辨率：能區分的最小輸入模擬電壓。用輸出數字量的位數表示。當位數為用輸出數字量的位數表示。當位數為n位時位時 ，能區分的

39、最小電壓，能區分的最小電壓為為FSR/2n。2.轉換誤差：轉換誤差： 通常以輸出誤差最大值的形式給出。表示實際輸出數字量與理通常以輸出誤差最大值的形式給出。表示實際輸出數字量與理論上應有的輸出數字量之間的差別。多以最低有效位的倍數表示。論上應有的輸出數字量之間的差別。多以最低有效位的倍數表示。如轉換誤差如轉換誤差LSB21有時也以滿量程的百分數給出。如轉換誤差為有時也以滿量程的百分數給出。如轉換誤差為FSR%05. 0使用時要注意環境溫度、電源電壓等條件。使用時要注意環境溫度、電源電壓等條件。44（二）（二）A/D轉換器的轉換速度轉換器的轉換速度不同類型間速度相差懸殊。不同類型間速度相差懸殊。并聯比較型最快。轉換時間小于并聯比較型最快。轉換時間小于50ns。逐次漸近型次之。轉換時間多在逐次漸近型次之。轉換時間多在10100 之間。之間。s雙積分型速度最低。轉換時間多在數十毫秒到數百毫秒之間。雙積分型速度最低。轉換時間多在數十毫秒到數百毫秒之間。在速度要求高的場合，還要考慮取樣保持電路的獲取在速度要求高的場合，