數(shù)電-08-2模~數(shù)轉(zhuǎn)換器

1、19.2 模模/ /數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)轉(zhuǎn)換器概述：概述： 1、A/D轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)換：將隨時(shí)間連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為與之相將隨時(shí)間連續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換為與之相應(yīng)的數(shù)字量。應(yīng)的數(shù)字量。 取樣后要保持一段時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，將取樣的電壓量化為取樣后要保持一段時(shí)間，在此時(shí)間內(nèi)，將取樣的電壓量化為數(shù)字量數(shù)字量變?yōu)闀r(shí)間、幅值的離散量；變?yōu)闀r(shí)間、幅值的離散量；模擬量是時(shí)間、幅值均連續(xù)；而數(shù)字量則時(shí)間、幅值均離散，模擬量是時(shí)間、幅值均連續(xù)；而數(shù)字量則時(shí)間、幅值均離散，實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn) A/D轉(zhuǎn)換，首先必須在一系列選定的瞬間，對(duì)輸入的模轉(zhuǎn)換，首先必須在一系列選定的瞬間，對(duì)輸入的模擬信號(hào)取樣擬信號(hào)取樣變?yōu)闀r(shí)間的離散量；變?yōu)闀r(shí)間的離散量

2、； 然后，按一定的編碼方式給出結(jié)果。然后，按一定的編碼方式給出結(jié)果。2即實(shí)現(xiàn)即實(shí)現(xiàn) A/D轉(zhuǎn)換，一般要經(jīng)過轉(zhuǎn)換，一般要經(jīng)過4個(gè)過程：個(gè)過程： 取樣、保持、量化、編碼。取樣、保持、量化、編碼。實(shí)際電路中，取樣和保持、量化和編碼往往同時(shí)進(jìn)行。實(shí)際電路中，取樣和保持、量化和編碼往往同時(shí)進(jìn)行。2、A/D轉(zhuǎn)換器的分類：轉(zhuǎn)換器的分類： （1）直接）直接A/D轉(zhuǎn)換器：轉(zhuǎn)換器：將輸入的模擬電壓直接（不需要中將輸入的模擬電壓直接（不需要中間變量）轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。間變量）轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。 并行比較型并行比較型:由電壓比較器、觸發(fā)器、寄存器構(gòu)成，可由電壓比較器、觸發(fā)器、寄存器構(gòu)成，可以不附加取樣以不附加取樣-保持電路。

3、保持電路。 特點(diǎn)特點(diǎn)：轉(zhuǎn)換速度快，但隨著輸出代碼數(shù)位的增加，電：轉(zhuǎn)換速度快，但隨著輸出代碼數(shù)位的增加，電路規(guī)模急劇膨脹。路規(guī)模急劇膨脹。3 反饋比較型反饋比較型：由：由D/A轉(zhuǎn)換器、電壓比較器、轉(zhuǎn)換器、電壓比較器、寄存器等寄存器等構(gòu)成，構(gòu)成， 取一個(gè)數(shù)字量加到取一個(gè)數(shù)字量加到D/A轉(zhuǎn)換器上，得到一個(gè)對(duì)應(yīng)的模擬轉(zhuǎn)換器上，得到一個(gè)對(duì)應(yīng)的模擬輸出電壓，將其與待轉(zhuǎn)換的模擬電壓相比較，若兩者不等，輸出電壓，將其與待轉(zhuǎn)換的模擬電壓相比較，若兩者不等，則調(diào)整所取的數(shù)字量，直到兩個(gè)模擬電壓相等為止，此時(shí)則調(diào)整所取的數(shù)字量，直到兩個(gè)模擬電壓相等為止，此時(shí)所取的數(shù)字量即為轉(zhuǎn)換結(jié)果。所取的數(shù)字量即為轉(zhuǎn)換結(jié)果。其思路

4、是其思路是:常用典型電路為常用典型電路為逐次逼近型逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器：轉(zhuǎn)換器： 特點(diǎn)：特點(diǎn)：轉(zhuǎn)換速度較慢，但數(shù)位較多時(shí)，電路規(guī)模比并轉(zhuǎn)換速度較慢，但數(shù)位較多時(shí)，電路規(guī)模比并行比較型小得多，且轉(zhuǎn)換精度高。行比較型小得多，且轉(zhuǎn)換精度高。 是目前集成是目前集成A/D轉(zhuǎn)換器中應(yīng)用最多的一種。轉(zhuǎn)換器中應(yīng)用最多的一種。4（2）間接）間接A/D轉(zhuǎn)換器：轉(zhuǎn)換器： 電壓電壓-頻率變換型（頻率變換型（V-F變換型）變換型） 首先將輸入模擬首先將輸入模擬電壓電壓轉(zhuǎn)換為與之成正比的轉(zhuǎn)換為與之成正比的頻率頻率信號(hào)，然信號(hào)，然后在固定的時(shí)間間隔內(nèi)，對(duì)頻率信號(hào)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果就是后在固定的時(shí)間間隔內(nèi)，對(duì)頻率信號(hào)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)

5、結(jié)果就是正比于輸入模擬電壓的數(shù)字量。正比于輸入模擬電壓的數(shù)字量。 電壓電壓-時(shí)間變換型（時(shí)間變換型（V-T變換型）變換型） 首先將輸入模擬電壓轉(zhuǎn)換為與之成正比的時(shí)間寬度信號(hào)，首先將輸入模擬電壓轉(zhuǎn)換為與之成正比的時(shí)間寬度信號(hào)，然后在這個(gè)時(shí)間寬度里對(duì)固定頻率的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)然后在這個(gè)時(shí)間寬度里對(duì)固定頻率的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)結(jié)果就是正比于輸入模擬電壓的數(shù)字量。結(jié)果就是正比于輸入模擬電壓的數(shù)字量。典型電路有典型電路有雙積分雙積分A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 轉(zhuǎn)換速度慢，但工作性能比較穩(wěn)定，特別是轉(zhuǎn)換速度慢，但工作性能比較穩(wěn)定，特別是雙積分雙積分A/D轉(zhuǎn)換器抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)元器件的要求較低，所以轉(zhuǎn)換器抗干

6、擾能力強(qiáng)，對(duì)元器件的要求較低，所以在數(shù)字儀表中應(yīng)用非常廣泛。在數(shù)字儀表中應(yīng)用非常廣泛。 間接間接A/D轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)：轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)：51、取樣與保持、取樣與保持l取樣電路：取樣電路：Sv vIv vOS(t)TSt0v vIt0S(t)t0v vOTC：取樣時(shí)間；：取樣時(shí)間； 此時(shí)，開關(guān)閉合，此時(shí)，開關(guān)閉合，v vO=v vITS：取樣周期：取樣周期fS：1/ TS取樣頻率取樣頻率TS-TC：開關(guān)斷開，：開關(guān)斷開，v vO=0TCfS2fmax取取樣保持樣保持9.2.1 A/D 轉(zhuǎn)換的一般工作過程轉(zhuǎn)換的一般工作過程取樣信號(hào)取樣信號(hào)S（t）頻率越高，所）頻率越高，所得信號(hào)經(jīng)低通濾波器后，越能得信號(hào)

7、經(jīng)低通濾波器后，越能真實(shí)地復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)。真實(shí)地復(fù)現(xiàn)輸入信號(hào)。合理的合理的取樣頻率由取樣頻率由取樣定理取樣定理決定。決定。f fmax為輸入模擬為輸入模擬電壓最高頻率分電壓最高頻率分量的頻率。量的頻率。取樣取樣信號(hào)信號(hào)取樣定理取樣定理6取樣保持電路取樣保持電路 P446 圖圖9.2.2（a）電路結(jié)構(gòu)（）電路結(jié)構(gòu)（b）典型接法）典型接法集成取樣保持電路集成取樣保持電路 LF198 外接的外接的保持電容保持電容CH的取值必須兼顧的取值必須兼顧輸出電壓下降率輸出電壓下降率和和獲取時(shí)間獲取時(shí)間兩方面的要求。兩方面的要求。實(shí)際電路實(shí)際電路7受控受控模擬開關(guān)模擬開關(guān)控制單元控制單元A1、 A2電壓電壓跟隨器

8、跟隨器保護(hù)保護(hù)二極管二極管(1)v vL=1S閉合閉合v vO=v vO =v vI 電容電容CH充電至充電至v vI 取樣階段取樣階段(2)v vL=0S斷開斷開電容電容CH上電壓無放電回路上電壓無放電回路 v vO維持原來維持原來的值不變的值不變 保持階段保持階段?運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器輸入電阻極高！輸入電阻極高！82. 量化與編碼量化與編碼數(shù)字信號(hào)在數(shù)值上是離散的。數(shù)字信號(hào)在數(shù)值上是離散的。任何數(shù)字量只能是某個(gè)任何數(shù)字量只能是某個(gè)最小數(shù)量單位最小數(shù)量單位的整數(shù)倍。的整數(shù)倍。采樣采樣保持電路的輸出電壓需按某種近似方式歸化到與之保持電路的輸出電壓需按某種近似方式歸化到與之相應(yīng)的離散電平上，相應(yīng)

9、的離散電平上，量化后的數(shù)值最后還需通過編碼過程用一個(gè)代碼表示出來。量化后的數(shù)值最后還需通過編碼過程用一個(gè)代碼表示出來。經(jīng)編碼后得到的代碼就是經(jīng)編碼后得到的代碼就是A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字量。轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字量。 量化量化編碼編碼9l量化：量化：將樣值化成最小將樣值化成最小量化單位量化單位的整數(shù)倍的過程。的整數(shù)倍的過程。 量化誤差量化誤差:由于模擬電壓是連續(xù)的，所以由于模擬電壓是連續(xù)的，所以取樣電壓取樣電壓不一定能被不一定能被整除，因此，量化過程不可避免地會(huì)整除，因此，量化過程不可避免地會(huì)引入誤差，稱為量化誤差。引入誤差，稱為量化誤差。 量化單位量化單位 量化的最小單位：量化的最小單位： 即：即：

10、D001時(shí)所代表的數(shù)值時(shí)所代表的數(shù)值(VLSB)。 量化誤差屬于原理誤差，無法消除。量化誤差屬于原理誤差，無法消除。但位數(shù)越多，誤差越小。但位數(shù)越多，誤差越小。只舍不入量化方式只舍不入量化方式四舍五入的量化方式。四舍五入的量化方式。 量化方式：量化方式：10LSB1max 111110101100011010001000編碼編碼V8701V86V85V84V83V82V810=0 v7=7/8 v6=6/8 v5=5/8 v4=4/8 v3=3/8 v2=2/8 v1=1/8 v輸入信號(hào)輸入信號(hào) 量化后量化后電壓電壓 把不足一個(gè)量化單位的部分舍棄；對(duì)于等于或大于一把不足一個(gè)量化單位的部分舍棄；

11、對(duì)于等于或大于一個(gè)量化單位部分按一個(gè)量化單位處理。個(gè)量化單位部分按一個(gè)量化單位處理。最大量化誤差為：最大量化誤差為：最小量化單位最小量化單位1/8V=1LSB= 1/8 V例：將例：將01V電壓轉(zhuǎn)換為電壓轉(zhuǎn)換為3位二進(jìn)制代碼位二進(jìn)制代碼(1) 只舍不入（舍尾求整法）只舍不入（舍尾求整法）11 將不足半個(gè)量化單位部分舍棄，等于或大于半個(gè)量化將不足半個(gè)量化單位部分舍棄，等于或大于半個(gè)量化單位部分按一個(gè)量化單位處理。單位部分按一個(gè)量化單位處理。最大量化誤差為：最大量化誤差為：最小量化單位：最小量化單位：111110101100011010001000編碼編碼6=12/15 v5=10/15 v010

12、=0 v7=14/15 v4=8/15 v3=6/15 v2=4/15v1=2/15 v輸入輸入信號(hào)信號(hào)模擬模擬電平電平V1513V1511V159V157V155V153V1512LSBmax =1LSB= 2/15 V2LSBmax 1/15V例：將例：將01V電壓轉(zhuǎn)換為電壓轉(zhuǎn)換為3位二進(jìn)制代碼位二進(jìn)制代碼(2) 有舍有入（四舍五入法）有舍有入（四舍五入法）129.2.2 并行并行A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器圖圖9.2.4 三位并行三位并行A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器(1)分壓器分壓器：由由8個(gè)精密個(gè)精密電阻組成，電阻組成，將參考電壓分成將參考電壓分成7級(jí)，分別為級(jí)，分別為REFREFREFVVV151315

13、3151 、(2)電壓電壓比較器比較器：C1C7若后者大于前者，電壓比較若后者大于前者，電壓比較器輸出為器輸出為1；否則輸出為；否則輸出為0。各級(jí)各級(jí)參考參考電壓接于反相輸入端；電壓接于反相輸入端；輸入模擬電壓接于同相輸入端。輸入模擬電壓接于同相輸入端。1 1、三位并行、三位并行A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器的組成組成圖圖9.2.4 三位并行三位并行A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 7個(gè)正邊沿個(gè)正邊沿D觸發(fā)器構(gòu)成；觸發(fā)器構(gòu)成；輸入為各電壓比較器的輸輸入為各電壓比較器的輸出。出。(4)編碼器編碼器：8/3線優(yōu)先編碼器：線優(yōu)先編碼器：輸入低電平有效；輸入低電平有效；優(yōu)先級(jí)別：優(yōu)先級(jí)別：I7 I1；三位反碼輸出。三位反碼輸

14、出。(3)寄存器寄存器：142、工作原理工作原理圖圖9.2.4 三位并行三位并行A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器VI=8VREF/1511110009VREF/157VREF/155VREF/15001設(shè)輸入電壓設(shè)輸入電壓VI=8VREF/15對(duì)對(duì)I3=0編碼編碼011的反碼的反碼10015 vI CO1 CO2 CO3 CO4 CO5 CO6 CO7 D2 D1 D0 7VREF/15 vI 9VREF/15 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 9VREF/15 vI 11VREF/15 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 5VREF/15 vI 7VREF/15 0 0 0 0 1 1 1 0

15、1 1 3VREF /15 vI 5VREF/15 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 11VREF/15 vI 13VR/15 0 1 1 1 1 1 1 1 1 013VREF/15 vI VREF/15 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 VREF/15 vI 3VREF/15 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 vI VREF/15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 表表9.2.1 3位并行位并行A/D轉(zhuǎn)換器輸入與輸出關(guān)系對(duì)照表轉(zhuǎn)換器輸入與輸出關(guān)系對(duì)照表16+C7C11DQ7+C6C11DQ6+C5C11DQ5+C4C11DQ4+C3C11DQ3+C2C11DQ2

16、+C1C11DQ1線線優(yōu)優(yōu)先先編編碼碼器器8/3RRRRRRRR/2VREFv vI115VREFVREF1315315VREFVREF1115CPD1D0D2C01C02C03C04C05C06C07I1I2I3I4I5I6I78/3線優(yōu)先編碼器：線優(yōu)先編碼器：輸入高電平有效；輸入高電平有效；優(yōu)先級(jí)別：優(yōu)先級(jí)別：I7 I1；三位原碼輸出。三位原碼輸出。VREF 915VREF 715VREF 515VI=8VREF/151111000仍設(shè)輸入電壓仍設(shè)輸入電壓VI=8VREF/15對(duì)對(duì)I4=1編碼編碼100001看另外一張圖：看另外一張圖：173、電路特點(diǎn)：、電路特點(diǎn)：在并行在并行A/D轉(zhuǎn)換器

17、中，輸入電壓轉(zhuǎn)換器中，輸入電壓v vI同時(shí)加到所有比較器同時(shí)加到所有比較器的輸入端。如不考慮各器件的延遲，可認(rèn)為三位數(shù)字量的輸入端。如不考慮各器件的延遲，可認(rèn)為三位數(shù)字量是與是與v vI輸入時(shí)刻同時(shí)獲得的。所以它的轉(zhuǎn)換時(shí)間最短。輸入時(shí)刻同時(shí)獲得的。所以它的轉(zhuǎn)換時(shí)間最短。 （幾十納秒）（幾十納秒） 缺點(diǎn)：電路復(fù)雜，如三位缺點(diǎn)：電路復(fù)雜，如三位ADC需需7個(gè)比較器、個(gè)比較器、7個(gè)觸發(fā)個(gè)觸發(fā)器、器、8個(gè)電阻。位數(shù)越多，電路越復(fù)雜。個(gè)電阻。位數(shù)越多，電路越復(fù)雜。為了解決提高分辨率和增加元件數(shù)的矛盾，可以采取為了解決提高分辨率和增加元件數(shù)的矛盾，可以采取分級(jí)并行轉(zhuǎn)換的方法。分級(jí)并行轉(zhuǎn)換的方法。 單片集成

18、并行比較型單片集成并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器的產(chǎn)品很多，如轉(zhuǎn)換器的產(chǎn)品很多，如AD公司公司的的AD9012 (TTL工藝工藝8位位)、AD9002 (ECL工藝，工藝，8位位)、AD9020 (TTL工藝，工藝，10位位)等。等。 18若天平有四個(gè)砝碼共重若天平有四個(gè)砝碼共重15克，克，每個(gè)重量分別為每個(gè)重量分別為8、4、2、1克?？?。設(shè)待秤重量設(shè)待秤重量Wx = 13克，克，可以用下表步驟來秤量：可以用下表步驟來秤量：砝碼重砝碼重第一次第一次第二次第二次第三次第三次第四次第四次加加4克克加加2克克加加1克克8 克克砝碼總重砝碼總重 待測(cè)重量待測(cè)重量Wx ，故保留，故保留砝碼總重仍砝碼總重仍 待測(cè)

19、重量待測(cè)重量Wx ，故撤除，故撤除砝碼總重砝碼總重 待測(cè)重量待測(cè)重量Wx ，故保留，故保留暫時(shí)結(jié)果暫時(shí)結(jié)果8 克克12 克克12 克克13 克克 結(jié)結(jié) 論論9.2.3 逐次比較型逐次比較型A/D1.1.工作原理工作原理: : 類似用天平秤重。類似用天平秤重。191)寄存器清零寄存器清零2)啟動(dòng)負(fù)脈沖啟動(dòng)負(fù)脈沖CP1移位寄存器最高位置移位寄存器最高位置1，其它位置，其它位置0。經(jīng)數(shù)碼寄存器經(jīng)數(shù)碼寄存器將將1000D/A轉(zhuǎn)換器輸出轉(zhuǎn)換器輸出v vo=VREF/2。，9.2.51組成框圖：組成框圖： 2工作過程：工作過程：設(shè)設(shè) A=6.84VVREF=-10V=5V1 0 0 01 0 0 00 0

20、 0 0203)v vo 與與v vI比較比較，若若v vI VREF/2電壓比較器輸出電壓比較器輸出1若若v vI VREF/2電壓比較器輸出電壓比較器輸出0存于寄存于寄存器的存器的Dn-1位位9.2.5 A=6.84V11VREF=-10V=5V5V1214) CP2移位寄存器次高位置移位寄存器次高位置1，其它低位置，其它低位置0，經(jīng)數(shù)碼寄存器經(jīng)數(shù)碼寄存器將將*1000D/A轉(zhuǎn)換器輸出轉(zhuǎn)換器輸出v vo=(3/4)VREF，v vo= (1/4)VREF，9.2.50 1 0 0=7.5V1 1 0 0 A=6.84VVREF=-10V122v vo 與與v vI比較比較，5)再將再將決定

21、寄存器次高位決定寄存器次高位Dn-2，9.2.57.5V A=6.84VVREF=-10V=7.5V010依次類推依次類推得到輸出數(shù)字量。得到輸出數(shù)字量。23圖圖9.2.6 8位逐次比較型位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器波形圖轉(zhuǎn)換器波形圖設(shè)設(shè)v vI=6.84V， VREF=-10V 由此可見，由此可見， 經(jīng)經(jīng)8個(gè)時(shí)鐘周期，得到個(gè)時(shí)鐘周期，得到A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果：轉(zhuǎn)換的結(jié)果： D7D0為為10101111 該數(shù)字量對(duì)應(yīng)的模擬該數(shù)字量對(duì)應(yīng)的模擬電壓為電壓為6.835937 相對(duì)誤差僅為相對(duì)誤差僅為 0.06%9.2.6 即完成一次轉(zhuǎn)換需要即完成一次轉(zhuǎn)換需要的時(shí)間：的時(shí)間：t = n TCPTCP：時(shí)鐘脈沖

22、周期時(shí)鐘脈沖周期逐次逼近逐次逼近A/D轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)：轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)：轉(zhuǎn)換精度高，轉(zhuǎn)換速度較慢。轉(zhuǎn)換精度高，轉(zhuǎn)換速度較慢。24對(duì)輸入模擬電壓和參考電壓分別進(jìn)行兩次積分，對(duì)輸入模擬電壓和參考電壓分別進(jìn)行兩次積分，把輸入電壓的平均值轉(zhuǎn)換成與之成正比的時(shí)間間隔，把輸入電壓的平均值轉(zhuǎn)換成與之成正比的時(shí)間間隔，然后利用時(shí)鐘脈沖和計(jì)數(shù)器測(cè)出此時(shí)間間隔，然后利用時(shí)鐘脈沖和計(jì)數(shù)器測(cè)出此時(shí)間間隔，則，計(jì)數(shù)結(jié)果即為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。則，計(jì)數(shù)結(jié)果即為相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)。9.2.4 雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器屬于間接型屬于間接型A/D (V-T型型)基本原理基本原理: :ppt 2531電路組成和工作原理電路組成和工作

23、原理 P453456251電路組成：電路組成：Qn=0，S1接接A端端1，S1接接B端端積分器（積分器（A）過零比較器（過零比較器（c）時(shí)鐘控制門（時(shí)鐘控制門（G）n位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（FF0FFn-1）定時(shí)器定時(shí)器FFn9.2.8受控受控開關(guān)開關(guān)26（1）準(zhǔn)備階段準(zhǔn)備階段:控制電路提供清零信號(hào)，計(jì)數(shù)器清零，控制電路提供清零信號(hào)，計(jì)數(shù)器清零，S2閉閉合，電容合，電容C放電至放電至0，S2再開啟。再開啟。（2）第一階段：第一階段：定時(shí)積分（對(duì)定時(shí)積分（對(duì)VI積分）積分） ：t =0 時(shí)刻時(shí)刻，Qn=0S=0S1 1接通接通A端，積分器從端，積分器從0 0開始負(fù)向積分，開始負(fù)向積分，Io

24、VRCtv =IVt過零比較器輸出高電平過零比較器輸出高電平與門開啟與門開啟計(jì)數(shù)器從計(jì)數(shù)器從0開始計(jì)數(shù)；開始計(jì)數(shù)； 9.2.82工作過程：以工作過程：以 v vI為正直流電壓為例為正直流電壓為例 dtRVCdtiCvtIto001127第一次積分結(jié)束時(shí)，積分器的輸出電壓第一次積分結(jié)束時(shí)，積分器的輸出電壓第一次積分時(shí)間為第一次積分時(shí)間為 t=T1= 2nTc經(jīng)經(jīng)2n個(gè)時(shí)鐘脈沖后，計(jì)數(shù)器個(gè)時(shí)鐘脈沖后，計(jì)數(shù)器FF0FFn-1清零清零定時(shí)器輸出定時(shí)器輸出Qn=1 開關(guān)開關(guān)S1接通接通B端。端。第一階段結(jié)束。第一階段結(jié)束。9.2.8IcnIPVTVTV2128即有：即有：v vo（ t2）=0VttVR

25、EF12p=+t =t1 時(shí)，時(shí)， S1接通接通B端，積分器對(duì)端，積分器對(duì)-VREF從從VP開始開始正向積分，正向積分，同時(shí)，計(jì)數(shù)器又從同時(shí)，計(jì)數(shù)器又從0 0開始計(jì)數(shù)（因?yàn)槿杂虚_始計(jì)數(shù)（因?yàn)槿杂衯 vo0 v vc=1），），當(dāng)當(dāng)t =t2 時(shí)時(shí)v vo0 v vc=0 時(shí)鐘控制門時(shí)鐘控制門G關(guān)閉關(guān)閉計(jì)數(shù)器停止計(jì)計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。數(shù)。（3）第二階段：第二階段：定壓積分（對(duì)定壓積分（對(duì)-VREF積分）積分） ：9.2.829與輸入模擬量成正比與輸入模擬量成正比IREFnc2VV2TT=T2= Tc設(shè)此期間計(jì)數(shù)器累計(jì)的時(shí)鐘脈沖數(shù)為設(shè)此期間計(jì)數(shù)器累計(jì)的時(shí)鐘脈沖數(shù)為即即則第二次積分時(shí)間為則第二次積分時(shí)間

26、為中間變量中間變量IREFIREFcnVVTVVT12T2= t2 t19.2.830（4）休止階段：）休止階段： 第二次積分結(jié)束，控制第二次積分結(jié)束，控制電路又使開關(guān)電路又使開關(guān)S2閉合，電閉合，電容容C放電，積分器回放電，積分器回0，電，電路再次進(jìn)入準(zhǔn)備階段，等路再次進(jìn)入準(zhǔn)備階段，等待下一次轉(zhuǎn)換。待下一次轉(zhuǎn)換。3、工作波形：、工作波形：9.2.9314、說明：、說明：1）若?。┤羧REFREF =2n伏，則伏，則 IV =4）上述電路僅為基本電路，沒有包括控制電路等。）上述電路僅為基本電路，沒有包括控制電路等。即計(jì)數(shù)器所計(jì)的數(shù)在數(shù)值上等于被轉(zhuǎn)換的模擬電壓。即計(jì)數(shù)器所計(jì)的數(shù)在數(shù)值上等于被轉(zhuǎn)

27、換的模擬電壓。2）VREF與與VI極性必須相反；極性必須相反；3）VIVREF電路才能正常工作，否則計(jì)數(shù)器將溢出。電路才能正常工作，否則計(jì)數(shù)器將溢出。IREFnc2VV2TT=32 2）由于兩次相反的積分采用同一積分器，所以元件）由于兩次相反的積分采用同一積分器，所以元件參數(shù)變化對(duì)轉(zhuǎn)換精度的影響可以忽略。參數(shù)變化對(duì)轉(zhuǎn)換精度的影響可以忽略。5、雙積分、雙積分A/D轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)：轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)： 1）有很強(qiáng)的抗工頻干擾的能力，尤其對(duì)周期等于）有很強(qiáng)的抗工頻干擾的能力，尤其對(duì)周期等于T1或幾分之一或幾分之一T1的對(duì)稱干擾，理論上有無窮大的抑的對(duì)稱干擾，理論上有無窮大的抑制能力。制能力。 3）缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換

28、速度較慢（幾十）缺點(diǎn)：轉(zhuǎn)換速度較慢（幾十幾百毫秒）幾百毫秒） 。在數(shù)字儀表中有非常廣泛的應(yīng)用在數(shù)字儀表中有非常廣泛的應(yīng)用33 1、分辨率：以輸出二進(jìn)制代碼的位數(shù)表示。位數(shù)越分辨率：以輸出二進(jìn)制代碼的位數(shù)表示。位數(shù)越多，量化誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高。多，量化誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高。 2、轉(zhuǎn)換誤差：表示實(shí)際輸出數(shù)字量與理論值之間的轉(zhuǎn)換誤差：表示實(shí)際輸出數(shù)字量與理論值之間的差別，常用最低有效位的倍數(shù)表示。差別，常用最低有效位的倍數(shù)表示。 完成一次完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間，即從它接到轉(zhuǎn)換命轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間，即從它接到轉(zhuǎn)換命令起直到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字量輸出所需要的時(shí)間。令起直到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字量輸出所需要的時(shí)間。A/D 轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 一、轉(zhuǎn)換精度：一