大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換

1、大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù) 轉(zhuǎn)換 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 第九章第九章 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.1 D/A9.1 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 9.1 D/A9.1 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 9.3 9.3 小結(jié)小結(jié) 9.2 A/D9.2 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.1 D/A9.1 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 D/A D/A轉(zhuǎn)換器的作用是將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換器的作用是將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成 與之成正比的模擬量與之成正比的模擬量 D/AD/A轉(zhuǎn)換器組成轉(zhuǎn)換器組成 基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓 數(shù)碼輸入數(shù)碼輸入 電子模擬開關(guān)電子模擬開關(guān) 解碼電路解碼電路 求和

2、電路求和電路 D/AD/A轉(zhuǎn)換器分類轉(zhuǎn)換器分類 按輸入方式分按輸入方式分 并行輸入并行輸入 串行輸入串行輸入 按電路結(jié)構(gòu)分按電路結(jié)構(gòu)分 權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò) T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò) 倒倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò) 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 1. 理想運(yùn)算放大器理想運(yùn)算放大器 Auo ， rid ， ro 0 2. 電壓傳輸特性電壓傳輸特性 uo= f (ui) 線性區(qū)：線性區(qū)： uo = Auo( (u+ u) 非線性區(qū)：非線性區(qū)： u+ u 時(shí)，時(shí)， uo = +Uo(sat) u+ u 時(shí)，時(shí)， uo = Uo(sat) uo + + u+ u Auo越大，運(yùn)放的越大，運(yùn)放的 線性范圍越小

3、，必線性范圍越小，必 須加負(fù)反饋才能使須加負(fù)反饋才能使 其工作于線性區(qū)。其工作于線性區(qū)。 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 因?yàn)橐驗(yàn)?uo = Auo( (u+ u ) 所以所以(1) 差模輸入電壓約等于差模輸入電壓約等于 0 即即 u+= u ,稱稱“虛短虛短” (2) 輸入電流約等于輸入電流約等于 0 即即 i+= i 0 ,稱稱“虛斷虛斷” 電壓傳輸特性電壓傳輸特性 + + uo u u+ i+ i u+ u uo 線性區(qū)線性區(qū) Uo(sat) +Uo(sat) O 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.1 D/A9.1 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 ， 輸入數(shù)字量輸入數(shù)字量D 輸出的模擬量應(yīng)正比于輸出的

4、模擬量應(yīng)正比于 輸入的數(shù)字量輸入的數(shù)字量 Vo=VRD 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 ， 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.1 D/A9.1 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 ， 電子模擬開關(guān)受數(shù)字量控制，電子模擬開關(guān)受數(shù)字量控制，D Dn n若為若為1 1，開，開 關(guān)接基準(zhǔn)電平關(guān)接基準(zhǔn)電平( (“1 1”) )， D Dn n若為若為0 0，接地，接地( (“0 0”) )。 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 ， 根據(jù)疊加原理根據(jù)疊加原理: : I I= =I I3 3+ +I I2 2+ +I I1 1+ +I I0 ,0 , 若現(xiàn)在開關(guān)都若現(xiàn)在開關(guān)都 接接“1 1”, ,則：則： 3 R 3 2 R 2

5、1 R 1 0 R 0 R V I R V I R V I R V I , , 若各權(quán)電阻按以若各權(quán)電阻按以 下規(guī)律取值：下規(guī)律取值： R V 2I R V 2I R V 2I R V I R3 3 R2 2 R1 1 R 0 , , 32 2 1 10 22 2 RR R R RRR 3 R 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 ， R V 2I R V 2I R V 2I R V I R3 3 R2 2 R1 1 R 0 , , )( 0123R 2222 R V I BR F 0123 R F FFFo NK1111V R R 2222V R R IRIRV B )( )( 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和

6、模數(shù)轉(zhuǎn)換 ， 1100 ， 00 II3+I1 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.1.2 倒倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 Vo + + - A RF D3D2D1D0 I01 S2S3S1S0 I3I1I0I2 2R +VR 2R2R2R2R RRR I I02 Ii IF 倒倒T T型電型電 阻網(wǎng)絡(luò)阻網(wǎng)絡(luò) 求和運(yùn)算求和運(yùn)算 電路電路 電子模擬電子模擬 開關(guān)開關(guān) 為了克服權(quán)電阻電路難以保證精度問題，常采用倒為了克服權(quán)電阻電路難以保證精度問題，常采用倒T T 型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D/AD/A轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.1.2 倒倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D A

7、轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 Vo + + - A RF D3D2D1D0 I01 S2S3S1S0 2R +VR 2R2R2R2R RRR I I02 I IF 由于運(yùn)放的反相輸入端虛地，所以，無論模擬電子開關(guān)合向由于運(yùn)放的反相輸入端虛地，所以，無論模擬電子開關(guān)合向 哪一邊，哪一邊，T T型電阻網(wǎng)絡(luò)與地之間的等效電路都如下圖所示。型電阻網(wǎng)絡(luò)與地之間的等效電路都如下圖所示。 I/2 I/2 I/4 I/4I/8 I/8I/16I/16 電路等效電阻為電路等效電阻為R,R,所以端口電流所以端口電流I I = =V VR R/ /R R, ,其余各支其余各支 路電流分別是路電流分別是I I/2/2、I I/4/4

8、、I I/8/8、I I/16/16。 當(dāng)模擬開關(guān)控制端當(dāng)模擬開關(guān)控制端D Di i為高電平時(shí)相應(yīng)的電子開關(guān)為高電平時(shí)相應(yīng)的電子開關(guān)S Si i 將該支路的電流引入運(yùn)放；當(dāng)控制端為低電平時(shí)，對應(yīng)將該支路的電流引入運(yùn)放；當(dāng)控制端為低電平時(shí)，對應(yīng) 支路電流直接接地。支路電流直接接地。 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.1.2 倒倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 Vo + + - A RF D3D2D1D0 I01 S2S3S1S0 2R +VR 2R2R2R2R RRR I I02 Ii IF I/2 I/2 I/4 I/4I/8 I/8I/16I/16 設(shè)輸入的二進(jìn)制數(shù)為設(shè)輸入的二進(jìn)制

9、數(shù)為10101010，如圖：，如圖： B 4 13 431 (1010)2(2) 2 1 2 1 ( 82R2 V R2 V R VII I RRR i 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.1.2 倒倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 Vo + + - A RF D3D2D1D0 I01 S2S3S1S0 2R +VR 2R2R2R2R RRR I I02 Ii IF I/2 I/2 I/4 I/4I/8 I/8I/16I/16 B 4 13 431 (1010)2(2) 2 1 2 1 ( 82R2 V R2 V R VII I RRR i BB 4 (1010)(1010)K R2

10、VR RIV RF Fio 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.1.2 倒倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 B 4 13 431 (1010)2(2) 2 1 2 1 ( 82R2 V R2 V R VII I RRR i BB 4 (1010)(1010)K R2 VR RIV RF Fio 將倒將倒T T型電阻網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大到型電阻網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)大到N N位位 )2.22( ) 2 . 22 ( -1N10 0 N 1 -1N -1N 1 N 0 1N1 R R i DDD R2 V DDD R V I BB N KNN R2 VR RIV RF Fio 制數(shù) -K 是二進(jìn) 其中： B N RF

11、 N R2 VR 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.1.2 倒倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 D D/A/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器中的模擬電子開關(guān)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器中的模擬電子開關(guān)S S0 0S S4 4的實(shí)際電路如圖所示的實(shí)際電路如圖所示 圖中圖中N N溝道管溝道管T T1 1、 T T4 4、T T6 6、T T8 8、T T9 9的的 柵極為高電平時(shí)柵極為高電平時(shí) 導(dǎo)通，導(dǎo)通，P P溝道管溝道管T T2 2、 T T3 3、T T5 5、T T7 7的柵極的柵極 為低電平時(shí)導(dǎo)通。為低電平時(shí)導(dǎo)通。 當(dāng)當(dāng)D Di i=0=0時(shí)，時(shí)，T T2 2通通T T1 1 截止，輸出高電平截止，輸出高電平

12、T T4 4通，輸出低電平通，輸出低電平 T T7 7通，輸出高電平通，輸出高電平 T T8 8通，將倒通，將倒T T型電阻型電阻 網(wǎng)絡(luò)的電流引向網(wǎng)絡(luò)的電流引向I Io o2 2 當(dāng)當(dāng)D Di i=1=1時(shí)，時(shí)，T T1 1通輸通輸 出低電平出低電平T T5 5通，通， 輸出高電平，輸出高電平，T T9 9 通將倒通將倒T T型電阻網(wǎng)型電阻網(wǎng) 絡(luò)的電流引向絡(luò)的電流引向I Io o1 1。 A 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.1.4 集成集成D A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 集成集成D/D/A A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器AD7520AD7520的管腳及內(nèi)部的管腳及內(nèi)部 電路如圖所示，它是電路如圖所示，它是1010位倒位

13、倒T T型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò) D/AD/A轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 )2.22( -1N10 0 N 1N1 R i DDD R2 V I BB N KNN R2 VR RIV RF Fio 在下式中在下式中N N =10=10，R RF F = =R R =10K=10K )( 10 9 9 1 1 0 0 R 2D.2D2D 2 V 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 輸入的數(shù)字量與輸出的模擬量之間的關(guān)系如表輸入的數(shù)字量與輸出的模擬量之間的關(guān)系如表9.1.19.1.1所示。所示。 9.1.4 集成集成D A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 若把倒若把倒T T型電阻網(wǎng)絡(luò)作為運(yùn)放的反饋電阻，如圖所

14、示型電阻網(wǎng)絡(luò)作為運(yùn)放的反饋電阻，如圖所示 9.1.4 集成集成D A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 由虛地的概念得：由虛地的概念得： )( )( 9 9 1 1 0 0 10 I O V 9 9 1 1 0 0 10 OI 2D.2D2D 2 V V A 2D.2D2D R2 V R V 反相比例反相比例 放大電路放大電路 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 A/D A/D轉(zhuǎn)換器的作用是將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成相轉(zhuǎn)換器的作用是將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成相 應(yīng)的數(shù)字量應(yīng)的數(shù)字量 A/DA/D轉(zhuǎn)換器組成轉(zhuǎn)換器組成 采樣保持采樣保持 量化量化 編碼電路編碼電路 D/AD/A轉(zhuǎn)換器分類轉(zhuǎn)換器分類 并行式并行式 逐次逼進(jìn)式逐次逼進(jìn)式 雙

15、積分式雙積分式 9.2 A/D 9.2 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 計(jì)數(shù)式計(jì)數(shù)式 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 輸入的模擬量通常要先經(jīng)過采樣保持電路，再送入輸入的模擬量通常要先經(jīng)過采樣保持電路，再送入A/DA/D 轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 9.2.19.2.1采樣保持電路采樣保持電路 所謂采樣保持電路就是在控制信號的作用下，對輸入所謂采樣保持電路就是在控制信號的作用下，對輸入 信號進(jìn)行間歇性采樣，并在兩次采樣之間的時(shí)間內(nèi)保持前信號進(jìn)行間歇性采樣，并在兩次采樣之間的時(shí)間內(nèi)保持前 一次采樣瞬時(shí)值的電路。一次采樣瞬時(shí)值的電路。 開關(guān)驅(qū)開關(guān)驅(qū) 動(dòng)電路動(dòng)電路 采樣保持控采樣保持控 制信號制信號CPsCPs uiuo

16、S 采 樣 采 樣 采 樣 保 持 保 持 保 持 采 樣 采 樣 保 持 保 持 uo ui t t 為減小采樣信號的失真，采樣開關(guān)為減小采樣信號的失真，采樣開關(guān) S S的控制信號的控制信號CPsCPs的頻率的頻率f fs s必須滿足必須滿足 f fs s22f fimaximax。( (f fimax imax 為輸入電壓頻譜為輸入電壓頻譜 中的最高頻率中的最高頻率) ) 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.2.29.2.2并行并行A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 分壓器分壓器比較器比較器 寄存器寄存器 編碼器編碼器 1.1.分壓器分壓器 分壓器由分壓器由7 7個(gè)電阻串個(gè)電阻串 聯(lián)而成，將基準(zhǔn)電壓聯(lián)

17、而成，將基準(zhǔn)電壓V VR R 分成分成1/151/15V VR R13/1513/15V VR R和和 V VR R8 8個(gè)參考電壓，其中前個(gè)參考電壓，其中前 7 7個(gè)電壓分別接的個(gè)電壓分別接的7 7個(gè)比個(gè)比 較器的反相輸入端，輸較器的反相輸入端，輸 入入u ui i同時(shí)接到比較器的同時(shí)接到比較器的 同相輸入端，與參考電同相輸入端，與參考電 壓比較。壓比較。 V VR R是轉(zhuǎn)換器能夠測量的是轉(zhuǎn)換器能夠測量的 最大值，最大值， 1/151/15V VR R是轉(zhuǎn)換是轉(zhuǎn)換 器可以分辨的模擬量的器可以分辨的模擬量的 最小值。最小值。 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.2.29.2.2并行并行A/DA/

18、D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 2.2.比較器比較器 比較器比較器C C1 1C C7 7反反 相輸入端分別接相輸入端分別接7 7個(gè)個(gè) 參考電壓，同相輸入?yún)⒖茧妷?，同相輸?端接輸入信號端接輸入信號u ui i。若。若 輸入信號大于參考電輸入信號大于參考電 壓，比較器輸出高電壓，比較器輸出高電 平平“1 1”，分之輸出低，分之輸出低 電平電平“0 0”。 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.2.29.2.2并行并行A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 3.3.寄存器和編碼器寄存器和編碼器 C C1 1C C7 7的輸出在寄存的輸出在寄存 器器F F1 1F F7 7寄存并送到寄存并送到3 3位位 二進(jìn)制編碼器二進(jìn)制編碼器G

19、 G1 1G G6 6。編。編 碼器輸出碼器輸出D D0 0D D2 2與其輸入與其輸入 Q Q0 0Q Q7 7的邏輯表達(dá)式為：的邏輯表達(dá)式為： 7654321 76543210 6426421 42 QQQQQQQ QQQQQQQD QQQQQQD QD 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.2.29.2.2并行并行A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 765432176543210 642642142 QQQQQQQQQQQQQQD QQQQQQDQD 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 輸出數(shù)字量輸入模擬電壓 uo ui 順序脈沖 發(fā)生器 逐次逼近 寄存器 D/A 轉(zhuǎn)換器 電壓 比較器 轉(zhuǎn)換開始前先將所有寄

20、存器清零。開始轉(zhuǎn)換以后，時(shí)鐘脈沖 首先將寄存器最高位置成1，使輸出數(shù)字為1000。這個(gè)數(shù) 碼被D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓uo，送到比較器中與ui 進(jìn)行比較。若uiuo，說明數(shù)字過大了，故將最高位的1清除； 若uiuo，說明數(shù)字還不夠大，應(yīng)將這一位保留。然后，再 按同樣的方式將次高位置成1，并且經(jīng)過比較以后確定這個(gè)1 是否應(yīng)該保留。這樣逐位比較下去，一直到最低位為止。比 較完畢后，寄存器中的狀態(tài)就是所要求的數(shù)字量輸出。 9.2.39.2.3逐次逼進(jìn)逐次逼進(jìn)A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.2.39.2.3逐次逼進(jìn)逐次逼進(jìn)A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 Q3 R 1D C

21、1 S Q2 R 1D C1 S Q1 R 1D C1 S Q0 R 1D C1 S Q4 R C1 S R Q5 1D C1 S D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 Q QE E Q QD D Q QC C Q QB B Q QA A CPCP 移位寄存器移位寄存器 S S F E D C B AF E D C B A 1 + C & +5VCP+5V VR VR D3 D2 D1 D0 啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)脈沖 ui 11110 D/A轉(zhuǎn)換器的作用是根據(jù)不同的輸入代碼轉(zhuǎn)換器的作用是根據(jù)不同的輸入代碼D3D2D1D0,產(chǎn)生不產(chǎn)生不 同的參考電壓值同的參考電壓值VR,并送到比較器與并送到比較器與ui比較。參考電

22、壓與輸入比較。參考電壓與輸入 數(shù)碼之間的關(guān)系如下表所示。數(shù)碼之間的關(guān)系如下表所示。 (8/16) VR (9/16) VR (10/16) VR (11/16) VR (12/16) VR (13/16) VR (14/16) VR (15/16) VR 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0 (1/16) VR (2/16) VR (3/16) VR (4/16) VR (5/16) VR (6/16) VR (7/16) VR 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1

23、0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 VRD3 D2 D1 D0VR D3 D2 D1 D0 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.2.39.2.3逐次逼進(jìn)逐次逼進(jìn)A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 Q3 R 1D C1 S Q2 R 1D C1 S Q1 R 1D C1 S Q0 R 1D C1 S Q4 R C1 S R Q5 1D C1 S D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 Q QE E Q QD D Q QC C Q QB B Q QA A CPCP 移位寄存器移位寄存器 S S F E D C B AF E D C B A 1 + C & +5VCP+5V VR VR D3 D2 D1

24、D0 啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)脈沖 ui 右循環(huán)移位寄存器的作用是將產(chǎn)生的節(jié)拍脈沖送入數(shù)據(jù)寄存右循環(huán)移位寄存器的作用是將產(chǎn)生的節(jié)拍脈沖送入數(shù)據(jù)寄存 器，使其產(chǎn)生不同的數(shù)字代碼給器，使其產(chǎn)生不同的數(shù)字代碼給D/AD/A轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 cp QA QB QC QD QE 1234 啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)脈沖 F QEQDQCQBQA=01111 串行輸入端串行輸入端S與與QA接，然后接，然后 在下一個(gè)在下一個(gè)CP到來時(shí)把到來時(shí)把QA的狀態(tài)的狀態(tài) 移至移至QE ,形成右循環(huán)移位。當(dāng)形成右循環(huán)移位。當(dāng)QA 0時(shí)，將時(shí)，將Q5置置0，與非門關(guān)閉，與非門關(guān)閉， 完成一個(gè)轉(zhuǎn)換周期。完成一個(gè)轉(zhuǎn)換周期。 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)

25、換 9.2.39.2.3逐次逼進(jìn)逐次逼進(jìn)A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 Q3 R 1D C1 S Q2 R 1D C1 S Q1 R 1D C1 S Q0 R 1D C1 S Q4 R C1 S R Q5 1D C1 S D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 Q QE E Q QD D Q QC C Q QB B Q QA A CPCP 移位寄存器移位寄存器 S S F E D C B AF E D C B A 1 + C & +5VCP+5V VR VR D3 D2 D1 D0 啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)脈沖 ui 數(shù)據(jù)寄存器的作用是輸出相應(yīng)的數(shù)碼給數(shù)據(jù)寄存器的作用是輸出相應(yīng)的數(shù)碼給D/AD/A轉(zhuǎn)換器，使之產(chǎn)生轉(zhuǎn)換器，使之

26、產(chǎn)生 參考電壓與輸入模擬量比較；保存比較結(jié)果并決定下一次參參考電壓與輸入模擬量比較；保存比較結(jié)果并決定下一次參 考電壓，再次進(jìn)行比較，逐次提高精度，直至比較結(jié)束?？茧妷?，再次進(jìn)行比較，逐次提高精度，直至比較結(jié)束。 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.2.39.2.3逐次逼進(jìn)逐次逼進(jìn)A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)脈沖 Q3 R 1D C1 S Q2 R 1D C1 S Q1 R 1D C1 S Q0 R 1D C1 S Q4 R C1 S R Q5 1D C1 S D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 Q QE E Q QD D Q QC C Q QB B Q QA A CPCP 移位寄存器移位寄存器

27、 S S F E D C B AF E D C B A 1 + C & +5VCP+5V VR VR D3 D2 D1 D0 ui 01111 00000 1000 設(shè)設(shè)u ui i=11.5V=11.5V 設(shè)設(shè)V VR R=16V=16V 01000 8V u uc c=1=1 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.2.39.2.3逐次逼進(jìn)逐次逼進(jìn)A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)脈沖 Q3 R 1D C1 S Q2 R 1D C1 S Q1 R 1D C1 S Q0 R 1D C1 S Q4 R C1 S R Q5 1D C1 S D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 Q QE E Q QD D Q

28、QC C Q QB B Q QA A CPCP 移位寄存器移位寄存器 S S F E D C B AF E D C B A 1 + C & +5VCP+5V VR VR D3 D2 D1 D0 ui 01111 設(shè)設(shè)u ui i=11.5V=11.5V 1 10111 設(shè)設(shè)V VR R=16V=16V u uc c=1=1 1100 12V u uc c=0=0 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.2.39.2.3逐次逼進(jìn)逐次逼進(jìn)A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)脈沖 Q3 R 1D C1 S Q2 R 1D C1 S Q1 R 1D C1 S Q0 R 1D C1 S Q4 R C1 S

29、R Q5 1D C1 S D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 Q QE E Q QD D Q QC C Q QB B Q QA A CPCP 移位寄存器移位寄存器 S S F E D C B AF E D C B A 1 + C & +5VCP+5V VR VR D3 D2 D1 D0 ui 設(shè)設(shè)u ui i=11.5V=11.5V 1 10111 設(shè)設(shè)V VR R=16V=16V u uc c=0=0 1100 10V u uc c=1=1 2 11011 1010 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.2.39.2.3逐次逼進(jìn)逐次逼進(jìn)A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)脈沖 Q3 R 1D C1 S

30、Q2 R 1D C1 S Q1 R 1D C1 S Q0 R 1D C1 S Q4 R C1 S R Q5 1D C1 S D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 Q QE E Q QD D Q QC C Q QB B Q QA A CPCP 移位寄存器移位寄存器 S S F E D C B AF E D C B A 1 + C & +5VCP+5V VR VR D3 D2 D1 D0 ui 設(shè)設(shè)u ui i=11.5V=11.5V 1 設(shè)設(shè)V VR R=16V=16V 11V u uc c=1=1 2 11011 1010 3 11101 1011 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.2.39.2.3逐次逼

31、進(jìn)逐次逼進(jìn)A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)脈沖 Q3 R 1D C1 S Q2 R 1D C1 S Q1 R 1D C1 S Q0 R 1D C1 S Q4 R C1 S R Q5 1D C1 S D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 Q QE E Q QD D Q QC C Q QB B Q QA A CPCP 移位寄存器移位寄存器 S S F E D C B AF E D C B A 1 + C & +5VCP+5V VR VR D3 D2 D1 D0 ui 設(shè)設(shè)u ui i=11.5V=11.5V 1 設(shè)設(shè)V VR R=16V=16V 11V u uc c=1=1 23 11101 1011

32、4 11110 1 1011 11V 0 0 0 CPCP=0, =0, 移位脈沖移位脈沖 CPCP不能進(jìn)入移位寄不能進(jìn)入移位寄 存器，轉(zhuǎn)換結(jié)束。存器，轉(zhuǎn)換結(jié)束。 D D3 3D D2 2D D1 1D D0 0=1011=1011是最是最 后轉(zhuǎn)換結(jié)果。后轉(zhuǎn)換結(jié)果。 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.2.4 9.2.4 雙積分式雙積分式A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 雙積分式雙積分式A/DA/D轉(zhuǎn)換器的工作原理是：先將模擬電壓轉(zhuǎn)換器的工作原理是：先將模擬電壓u ui i轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變 成與它大小成正比的時(shí)間成與它大小成正比的時(shí)間T,T,再在時(shí)間間隔再在時(shí)間間隔T T內(nèi)利用計(jì)數(shù)器對時(shí)內(nèi)利用計(jì)數(shù)器對時(shí) 鐘脈沖

33、計(jì)數(shù)，所計(jì)數(shù)值鐘脈沖計(jì)數(shù)，所計(jì)數(shù)值N N也正比于模擬電壓也正比于模擬電壓u ui i。 Qn-1 R 1K C1 1J Qn R 1K C1 1J Q1 R 1K C1 1J Q0 R 1K C1 1J A + C + & S1 S2 R CF VR ui Dn-1D1 D0 uo uC CP +5V 啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)脈沖 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.2.4 9.2.4 雙積分式雙積分式A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 (1) (1) 積分器積分器A A的輸入接電子開關(guān)的輸入接電子開關(guān)S S1 1,S,S1 1受觸發(fā)器輸出端受觸發(fā)器輸出端QnQn 控制，控制，Qn=0Qn=0時(shí)，時(shí)，S S1 1與與

34、u ui i接，接，A A對對u ui i積分，積分，Qn=1Qn=1時(shí)，時(shí)，S S1 1與與 ( ( V VR R) )接，積分器對接，積分器對( ( V VR R) )積分積分。所以稱為雙積分。所以稱為雙積分。 Qn-1 R 1K C1 1J Qn R 1K C1 1J Q1 R 1K C1 1J Q0 R 1K C1 1J A + C + & S1 S2 R CF VR ui Dn-1D1 D0 uo uC CP +5V 啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)脈沖 G (2) (2) 過零比較器過零比較器C C的輸入端接積分器輸出的輸入端接積分器輸出uo ,uo0uo ,uo0 時(shí)時(shí),uc=1,uc=1,與非門與

35、非門G G開啟，計(jì)數(shù)器對開啟，計(jì)數(shù)器對CPCP脈沖計(jì)數(shù)。顯然，計(jì)脈沖計(jì)數(shù)。顯然，計(jì) 數(shù)器所計(jì)數(shù)值和與非門開啟時(shí)間數(shù)器所計(jì)數(shù)值和與非門開啟時(shí)間T T成正比。成正比。 (3) (3) 計(jì)數(shù)器和定時(shí)器：它由計(jì)數(shù)器和定時(shí)器：它由n+1n+1個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成二進(jìn)制計(jì)個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成二進(jìn)制計(jì) 數(shù)器。數(shù)器。G G開啟時(shí)，它對開啟時(shí)，它對CPCP計(jì)數(shù)，將與計(jì)數(shù)，將與uiui成正比的時(shí)間間隔成正比的時(shí)間間隔 T T變成數(shù)字信號輸出。變成數(shù)字信號輸出。 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 9.2.4 9.2.4 雙積分式雙積分式A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)脈沖 Qn-1 R 1K C1 1J Qn R 1K C1 1

36、J Q1 R 1K C1 1J Q0 R 1K C1 1J A + C + & S1 S2 R CF VR ui Dn-1D1 D0 uo uC CP +5V G 設(shè)設(shè)u ui i為正為正 直流電壓直流電壓 C CF F的初始的初始 電壓為電壓為0 0 0000 大學(xué)數(shù)電課件九數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換 啟動(dòng)脈沖啟動(dòng)脈沖 0000 S1ui t 0 i F o dtu RC 1 u0uc =1 Qn-1 R 1K C1 1J Qn R 1K C1 1J Q1 R 1K C1 1J Q0 R 1K C1 1J A + C + & S1 S2 R CF VR ui Dn-1D1 D0 uo uC CP +5V G FG FG =CP 計(jì)數(shù)開始計(jì)數(shù)開始 直至直至Qn=1Qn=1 開始積分開始積分 第一階段積分時(shí)間：第一階段積分時(shí)間：T1=2nTCP 1 第一階段第一階段 積分電壓積分電壓 i CP n 1i t 0 i