數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)簡明教程第三版

1、 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器概述概述第第 7 章章數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器 本章小結(jié)本章小結(jié)A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器 概述概述 主要要求：主要要求： 理解理解數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的概念和作用。數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的概念和作用。 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器一、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換的概念和作用一、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換的概念和作用 數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)模轉(zhuǎn)換即將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電量即將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬電量( (電壓或電電壓或電流流) )，使輸出的模擬電量與輸入的數(shù)字量成正比。，使輸出的模擬電量與輸入的數(shù)字量成正比。 實現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換的電路稱數(shù)模轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)數(shù)模轉(zhuǎn)換的

2、電路稱數(shù)模轉(zhuǎn)換器 Digital - Analog Converter，簡稱簡稱 D/A 轉(zhuǎn)換器或轉(zhuǎn)換器或 DAC。 模數(shù)轉(zhuǎn)換模數(shù)轉(zhuǎn)換即將模擬電量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，使輸出即將模擬電量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，使輸出的數(shù)字量與輸入的模擬電量成正比。的數(shù)字量與輸入的模擬電量成正比。 實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路稱模數(shù)轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路稱模數(shù)轉(zhuǎn)換器 Analog - Digital Converter，簡稱簡稱 A/D 轉(zhuǎn)換器或轉(zhuǎn)換器或 ADC。 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器為何要進行數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換？為何要進行數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換？ 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器二、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器應(yīng)用舉例二、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器應(yīng)用舉例

3、壓力傳感器壓力傳感器溫度傳感器溫度傳感器流量傳感器流量傳感器四四路路模模擬擬開開關(guān)關(guān)數(shù)數(shù)字字控控制制計計算算機機DAC模擬控制器模擬控制器模擬控制器模擬控制器液位傳感器液位傳感器DACDAC模擬控制器模擬控制器模擬控制器模擬控制器生生 產(chǎn)產(chǎn) 控控 制制 對對 象象DACADC二、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器應(yīng)用舉例二、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器應(yīng)用舉例 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要要求：主要要求： 了解了解數(shù)模轉(zhuǎn)換的基本原理。數(shù)模轉(zhuǎn)換的基本原理。 了解常用了解常用 D/A 轉(zhuǎn)換器的類型和主要參數(shù)。轉(zhuǎn)換器的類型和主要參數(shù)。 了解了解 R - - 2R 倒倒 T 形電阻網(wǎng)絡(luò)形電阻網(wǎng)絡(luò) D/A 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換器的電

4、路與工作原理。電路與工作原理。 7.1 D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器一、數(shù)模轉(zhuǎn)換的基本原理一、數(shù)模轉(zhuǎn)換的基本原理 輸出模擬電壓輸出模擬電壓 uO = D = (Dn- -1 2n- -1 + Dn- -2 2n- -2 + + D1 21 + D0 20 ) 可見，可見，uO D，uO 的大小反映了數(shù)字量的大小反映了數(shù)字量 D 的大小。的大小。DACD0D1Dn- -2Dn- -1uO一、數(shù)模轉(zhuǎn)換的基本原理一、數(shù)模轉(zhuǎn)換的基本原理 LSB Least Significant Bit 輸入數(shù)字量輸入數(shù)字量 D = (Dn- -1 Dn- -2 D1 D0 ) 2 = Dn

5、- -1 2n- -1 + Dn- -2 2n- -2 + + D1 21 + D0 20 是是 DAC 能輸出的最小電壓值，稱為能輸出的最小電壓值，稱為 DAC 的單的單位量化電壓位量化電壓，它等于，它等于 D 最低位最低位( (LSB) )為為 1、其余各位均、其余各位均為為 0 時的模擬輸出電壓時的模擬輸出電壓( (用用 ULSB 表示表示) )。 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器S0+- -uOS1S2S3D3D2D1D0iRFII3I2I1I0VREF2R2RI02RI12RI22RI30 01 11 11 11 10 00 00 0RRR ( (一一) ) 電路組成與轉(zhuǎn)換原理電路組

6、成與轉(zhuǎn)換原理 二、二、R - - 2R 倒倒 T 形電阻網(wǎng)絡(luò)形電阻網(wǎng)絡(luò) DAC 由倒由倒 T 型電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬開關(guān)和一個電流型電阻網(wǎng)絡(luò)、模擬開關(guān)和一個電流電壓轉(zhuǎn)換電路電壓轉(zhuǎn)換電路( (簡稱簡稱 I/U 轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路) )組成。組成。模擬開關(guān)模擬開關(guān) Si 打向打向“1”側(cè)側(cè)時，相應(yīng)時，相應(yīng) 2R 支路支路接虛接虛地地；打向打向“0”側(cè)側(cè)時，相應(yīng)時，相應(yīng) 2R 支路支路接地接地。故無論開。故無論開關(guān)打向哪一側(cè)，倒關(guān)打向哪一側(cè)，倒 T 型電阻網(wǎng)絡(luò)均可等效為下圖：型電阻網(wǎng)絡(luò)均可等效為下圖： 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器II3I2I1I0VREF2R2RI02RI12RI22RI3RRRABC

7、從從 A、B、C 節(jié)點向左看去，各節(jié)點對地的等效電阻均為節(jié)點向左看去，各節(jié)點對地的等效電阻均為 2R。因此，因此，I =VREFRI3 =I2= 23 ( )，I24I2 =I32= 22 ( )，I24=I4I1 =I22= 21 ( )，I24=I8I0 =I12= 20 ( )I24=I16可見，支路電流值可見，支路電流值 Ii 正好代表了正好代表了二進制數(shù)位二進制數(shù)位 Di 的權(quán)值的權(quán)值 2i 。即即 I3 = 23 I0， I2 = 22 I0， I1 = 21 I0， I0 = 20 I0 RVI 4REF422 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器模擬開關(guān)模擬開關(guān) Si 受相應(yīng)數(shù)字位

8、受相應(yīng)數(shù)字位 Di 控制。當控制。當 Di = 1 時，開時，開關(guān)合向關(guān)合向“1”側(cè)，相應(yīng)側(cè)，相應(yīng)支路電流支路電流 Ii 輸出輸出；Di = 0 時，開關(guān)時，開關(guān)合向合向“0”側(cè)，側(cè)， Ii 流入地而不能輸出。流入地而不能輸出。S0+- -uOS1S2S3D3D2D1D0iRFII3I2I1I0VREF2R2RI02RI12RI22RI30 01 11 11 11 10 00 00 0RRRu0 = - - i RF = - - D I0 RF = - - D RRV 4FREF2i = D3 I3 + D2 I2 + D1 I1 + D0 I0 = ( D3 23 + D2 22 + D1

9、21 + D0 20 ) I0 = D I0對對 n 位位 DAC， uO= - - D RRVn 2FREF若取若取 RF = R， 則則uO= - - D nV2REF n 位位 DAC 將參考電壓將參考電壓 VREF 分成分成 2n 份，份，uO 是是每份的每份的 D 倍。調(diào)節(jié)倍。調(diào)節(jié) VREF 可調(diào)節(jié)可調(diào)節(jié) DAC 的輸出電壓。的輸出電壓。uO= - - D RRV 4FREF2 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器三、常用三、常用 DAC 的類型和主要參數(shù)的類型和主要參數(shù) ( (一一) ) 常用常用 DAC 的類型的類型 常用常用 DAC 主要有權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)主要有權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò) DAC、 R

10、- - 2R T 形電阻網(wǎng)絡(luò)形電阻網(wǎng)絡(luò) DAC、R - - 2R 倒倒 T 形電阻網(wǎng)絡(luò)形電阻網(wǎng)絡(luò) DAC和權(quán)電流網(wǎng)絡(luò)和權(quán)電流網(wǎng)絡(luò) DAC。其中，后兩者轉(zhuǎn)換速度快，。其中，后兩者轉(zhuǎn)換速度快，性能好，因而被廣泛采用，權(quán)電流網(wǎng)絡(luò)性能好，因而被廣泛采用，權(quán)電流網(wǎng)絡(luò) DAC 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換精度高，性能最佳。精度高，性能最佳。 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ( (二二) ) 主要參數(shù)主要參數(shù) 1. 分辨率分辨率 DAC 的最小輸出電壓變化量，的最小輸出電壓變化量，也即也即 DAC 的最小輸出電壓值的最小輸出電壓值121FSRLSB- - nUU分分辨辨率率 表示滿度輸出電壓值，表示滿度輸出電壓值，F(xiàn)SR 即

11、即 Full Scale Range指指 D/A 轉(zhuǎn)換器模擬輸出所能產(chǎn)生的最轉(zhuǎn)換器模擬輸出所能產(chǎn)生的最小電壓變化量與滿刻度輸出電壓之比。小電壓變化量與滿刻度輸出電壓之比。 UFSR = uO|D = 11 1 = ( 2n 1 ) ULSBn 位均為位均為 1例如，一個例如，一個 10 位的位的 DAC，分辨率為，分辨率為 0.000 978。DAC 的位數(shù)越多，分辨率值就越小，的位數(shù)越多，分辨率值就越小，能分辨的能分辨的最小輸出電壓值也越小。最小輸出電壓值也越小。 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器要獲得較高精度的要獲得較高精度的 D/A 轉(zhuǎn)換結(jié)果，除了正確選用轉(zhuǎn)換結(jié)果，除了正確選用 DAC

12、的位數(shù)外，還要選用低漂移高精度的求和運算放的位數(shù)外，還要選用低漂移高精度的求和運算放大器。大器。 3. 轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換時間指指 DAC 在輸入數(shù)字信號開始轉(zhuǎn)換，到輸在輸入數(shù)字信號開始轉(zhuǎn)換，到輸出的模擬信號達到穩(wěn)定值所需的時間。出的模擬信號達到穩(wěn)定值所需的時間。轉(zhuǎn)換時間越小，轉(zhuǎn)換速度就越高。轉(zhuǎn)換時間越小，轉(zhuǎn)換速度就越高。2. 轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度 指指 DAC 實際輸出模擬電壓與理實際輸出模擬電壓與理想輸出模擬電壓間的最大誤差。想輸出模擬電壓間的最大誤差。它是一個綜合指標，不僅與它是一個綜合指標，不僅與 DAC 中元件參數(shù)的精中元件參數(shù)的精度有關(guān)，而且與環(huán)境溫度、求和運算放大器的溫度漂度有關(guān)，而且與環(huán)

13、境溫度、求和運算放大器的溫度漂移以及轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有關(guān)。移以及轉(zhuǎn)換器的位數(shù)有關(guān)。 通常要求通常要求 DAC的誤差小于的誤差小于 ULSB / 2。 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器四、集成四、集成 DAC應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例四、集成四、集成 DAC 應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例1. 集成集成 DAC 簡介簡介 常用集成常用集成 DAC 有兩類：一類內(nèi)部僅含有電阻有兩類：一類內(nèi)部僅含有電阻網(wǎng)絡(luò)和電子模擬開關(guān)兩部分，常用于一般的電子電網(wǎng)絡(luò)和電子模擬開關(guān)兩部分，常用于一般的電子電路。另一類內(nèi)部除含有電阻網(wǎng)絡(luò)和電子模擬開關(guān)外，路。另一類內(nèi)部除含有電阻網(wǎng)絡(luò)和電子模擬開關(guān)外，還帶有數(shù)據(jù)鎖存器，并具有片選控制和數(shù)據(jù)輸入控還帶

14、有數(shù)據(jù)鎖存器，并具有片選控制和數(shù)據(jù)輸入控制端，便于和微處理器進行連接，多用于微機控制制端，便于和微處理器進行連接，多用于微機控制系統(tǒng)中。系統(tǒng)中。 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器2. 8 位位 CMOS 集成集成 D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 CDA7524 簡介簡介數(shù)據(jù)鎖存器數(shù)據(jù)鎖存器20 k 20 k 20 k 20 k 20 k10 k 10 k 10 k 10 k VDDVREF151213CSWR45611D7( (MSB) )D6D5D0( (LSB) )S0S1S2S7OUT112316iRFBOUT2GND基準電壓輸入端基準電壓輸入端 VREF 可正可負可正可負 片選控制端片選控制端

15、電源電壓范圍電源電壓范圍 + 5 V + 15 V 8 位數(shù)據(jù)輸入端，位數(shù)據(jù)輸入端，其電平與其電平與 TTL 電平兼電平兼容。容。MSB 表示最高位，表示最高位，LSB 表示最低位。表示最低位。接地端接地端 內(nèi)部反饋電阻內(nèi)部反饋電阻 RF 的引出端的引出端 兩個輸出端，一般將兩個輸出端，一般將 OUT2 接地，接地，OUT1 接運放反向端。接運放反向端。 寫信號控制端寫信號控制端 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器 例例 右圖為右圖為 CDA7524 的單極性的單極性輸出應(yīng)用電路。圖輸出應(yīng)用電路。圖中電位器中電位器 R1 用于調(diào)用于調(diào)整運放增益，電容整運放增益，電容 C 用以消除運放的用以消除運

16、放的自激。已知自激。已知 ULSB = VREF / 256，試求滿，試求滿度輸出電壓及滿度度輸出電壓及滿度輸出時所需的輸入輸出時所需的輸入信號。信號。 CDA752445789106111213D7D6D4D3D2D1D5D0CS314VDD151612VREF = 10V+- -OUT1OUT2uOC2 k R2R11 k 15 pFWR 961. 9256550225625512REFLSB8 - - VUU解：解： 當當 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 = 11111111 時，輸出為滿度值。時，輸出為滿度值。uO = - - UFSR - - 9.961 V。 數(shù)模和

17、模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器主要要求：主要要求：了解了解模數(shù)轉(zhuǎn)換的基本原理。模數(shù)轉(zhuǎn)換的基本原理。了解了解 轉(zhuǎn)換器的主要參數(shù)。轉(zhuǎn)換器的主要參數(shù)。 了解常用了解常用 轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。7.2 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器一、一、A /D 轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換的基本原理和一般步驟的基本原理和一般步驟 “ ”“ ”表示取整。表示取整。 基本原理基本原理ADCD0D1Dn-2Dn-1uI可見，輸出數(shù)字量可見，輸出數(shù)字量 D 正比于輸入模擬量正比于輸入模擬量 uI 。 稱為稱為 ADC 的單位量化電壓或量化單位，的單位量化電壓或量化單位，它是它是 ADC 的最小分辨電壓。的最小分辨電壓。 uD

18、數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣：采樣：把時間連續(xù)變化的信號變換為時間離散的信號。把時間連續(xù)變化的信號變換為時間離散的信號。保持：保持：保持采樣信號保持采樣信號，使有充分時間轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。使有充分時間轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。量化：量化：把采樣保持電路的輸出信號用單位量化電壓的把采樣保持電路的輸出信號用單位量化電壓的 整數(shù)倍表示。整數(shù)倍表示。編碼：編碼：把量化的結(jié)果用二進制代碼表示。把量化的結(jié)果用二進制代碼表示。A /D 轉(zhuǎn)換的一般步驟轉(zhuǎn)換的一般步驟 uI(t)C量化量化編碼編碼電路電路Dn- -1D1D0uI (t)S采樣保持電路采樣保持電路 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器采樣信號是否會丟采樣

19、信號是否會丟失原信號的信息呢？失原信號的信息呢？對信號進行量化會對信號進行量化會引起誤差嗎？引起誤差嗎？量化誤差大小量化誤差大小與與 ADC 的位數(shù)、的位數(shù)、基準電壓基準電壓 VREF 和量化方法有關(guān)。和量化方法有關(guān)。 采樣定理：采樣定理：當采樣頻率不小于輸入模擬信號頻譜當采樣頻率不小于輸入模擬信號頻譜 中最高頻率的兩倍時，采樣信號可以中最高頻率的兩倍時，采樣信號可以 不失真地恢復(fù)為原模擬信號。不失真地恢復(fù)為原模擬信號。 量化誤差：量化誤差：因模擬電壓不一定能被因模擬電壓不一定能被 ULSB 整除，整除， 量化時舍去余數(shù)而引起的誤差。量化時舍去余數(shù)而引起的誤差。 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換

20、器劃分量化電平的兩種方法劃分量化電平的兩種方法最大量化誤差最大量化誤差 = = (1/8)V最大量化誤差最大量化誤差 = /2 = (1/15)V1 = 1/8V4 = 4/8V0(6/8)V(7/8)V000001010011100101110111模擬模擬電平電平二進制二進制代碼代碼代表的代表的模擬電平模擬電平0 = 0V2 = 2/8V3 = 3/8V5 = 5/8V6 = 6/8V7 = 7/8V(5/8)V(4/8)V(3/8)V(2/8)V(1/8)V(8/8)V模擬模擬電平電平二進制二進制代碼代碼代表的代表的模擬電平模擬電平0 = 0V1 = 2/15V2 = 4/15V3 =

21、6/15V4 = 8/15V5 = 10/15V6 = 12/15V7 =14/15V(13/15)V0000001010011100101110111(11/15)V(15/15)V(9/15)V(3/15)V(7/15)V(1/15)V(5/15)V 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器VREFuI RR/2RRRRRRD2(MSB)CP1D1D1D1D1D1D1DD1D0 (LSB)比較器比較器寄存器寄存器編碼器編碼器編編碼碼器器二、并聯(lián)比較型二、并聯(lián)比較型 ADC REF151VREF153VREF155VREF1513VREF157VREF159VREF1511V0000000000uI

22、電阻構(gòu)成分壓器電阻構(gòu)成分壓器 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器VREFuI RR/2RRRRRRD2(MSB)CP1D1D1D1D1D1D1DD1D0 (LSB)比較器比較器寄存器寄存器編碼器編碼器編編碼碼器器二、并聯(lián)比較型二、并聯(lián)比較型 ADC REF151VREF153VREF155VREF1513VREF157VREF159VREF1511V0000001001uI 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器VREFuI RR/2RRRRRRD2(MSB)CP1D1D1D1D1D1D1DD1D0 (LSB)比較器比較器寄存器寄存器編碼器編碼器編編碼碼器器二、并聯(lián)比較型二、并聯(lián)比較型 ADC REF

23、151VREF153VREF155VREF1513VREF157VREF159VREF1511V0000011010uI 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器VREFuI RR/2RRRRRRD2(MSB)CP1D1D1D1D1D1D1DD1D0 (LSB)比較器比較器寄存器寄存器編碼器編碼器編編碼碼器器二、并聯(lián)比較型二、并聯(lián)比較型 ADC REF151VREF153VREF155VREF1513VREF157VREF159VREF1511V0000111011uI 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器VREFuI RR/2RRRRRRD2(MSB)CP1D1D1D1D1D1D1DD1D0 (LSB)

24、比較器比較器寄存器寄存器編碼器編碼器編編碼碼器器二、并聯(lián)比較型二、并聯(lián)比較型 ADC REF151VREF153VREF155VREF1513VREF157VREF159VREF1511V0001111100uI 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器VREFuI RR/2RRRRRRD2(MSB)CP1D1D1D1D1D1D1DD1D0 (LSB)比較器比較器寄存器寄存器編碼器編碼器編編碼碼器器二、并聯(lián)比較型二、并聯(lián)比較型 ADC REF151VREF153VREF155VREF1513VREF157VREF159VREF1511V0011111101uI 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器VREF

25、uI RR/2RRRRRRD2(MSB)CP1D1D1D1D1D1D1DD1D0 (LSB)比較器比較器寄存器寄存器編碼器編碼器編編碼碼器器二、并聯(lián)比較型二、并聯(lián)比較型 ADC REF151VREF153VREF155VREF1513VREF157VREF159VREF1511V0111111110uI 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器VREFuI RR/2RRRRRRD2(MSB)CP1D1D1D1D1D1D1DD1D0 (LSB)比較器比較器寄存器寄存器編碼器編碼器編編碼碼器器二、并聯(lián)比較型二、并聯(lián)比較型 ADC REF151VREF153VREF155VREF1513VREF157VRE

26、F159VREF1511V1111111111uI 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器三、常用三、常用 ADC 的類型和主要參數(shù)的類型和主要參數(shù) ( (一一) )常用常用 的類型的類型 常用常用 ADC 主要有并聯(lián)比較型、雙積分型和逐次主要有并聯(lián)比較型、雙積分型和逐次逼近型。其中，并聯(lián)比較型逼近型。其中，并聯(lián)比較型 ADC 轉(zhuǎn)換速度最快，但轉(zhuǎn)換速度最快，但價格貴；雙積分型價格貴；雙積分型 ADC 精度高、抗干擾能力強，但精度高、抗干擾能力強，但速度慢；逐次逼近型速度較快、精度較高、價格適中，速度慢；逐次逼近型速度較快、精度較高、價格適中，因而被廣泛采用。因而被廣泛采用。 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模

27、數(shù)轉(zhuǎn)換器指指 ADC 實際輸出數(shù)字量與理想輸出數(shù)字量之間的實際輸出數(shù)字量與理想輸出數(shù)字量之間的最大差值。通常用最低有效位最大差值。通常用最低有效位 LSB 的倍數(shù)來表示。的倍數(shù)來表示。 ( (二二) ) 主要參數(shù)主要參數(shù) 2. 相對精度相對精度( (又稱轉(zhuǎn)換誤差又稱轉(zhuǎn)換誤差) ) 指指 ADC 輸出數(shù)字量的最低位變化一輸出數(shù)字量的最低位變化一個數(shù)碼時，對應(yīng)輸入模擬量的變化量。個數(shù)碼時，對應(yīng)輸入模擬量的變化量。 1. 分辨率分辨率 例如例如 最大輸出電壓為最大輸出電壓為 5V 的的 8 位位 ADC 的分辨率為：的分辨率為： 5V / 28 = 19.6 mA 分辨率也可用分辨率也可用 ADC

28、的位數(shù)表示。位數(shù)越多，能的位數(shù)表示。位數(shù)越多，能分辨的最小模擬電壓值就越小。分辨的最小模擬電壓值就越小。 例如例如 轉(zhuǎn)換誤差不大于轉(zhuǎn)換誤差不大于 1/2 LSB，即說明，即說明 實際輸出數(shù)字量與理想輸出數(shù)字量實際輸出數(shù)字量與理想輸出數(shù)字量 之間的最大誤差不超過之間的最大誤差不超過 1/2 LSB。 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器3. 轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換時間 轉(zhuǎn)換速度比較：并聯(lián)比較型轉(zhuǎn)換速度比較：并聯(lián)比較型 逐次逼近型逐次逼近型 雙積分型雙積分型 數(shù)十數(shù)十 ns 數(shù)十數(shù)十 s 數(shù)十數(shù)十 ms 指指 ADC 完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時間，即從轉(zhuǎn)換完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時間，即從轉(zhuǎn)換開始到輸出端出現(xiàn)穩(wěn)定的數(shù)字信號所需要的時間。開始到輸出端出現(xiàn)穩(wěn)定的數(shù)字信號所需要的時間。轉(zhuǎn)換時間越小，轉(zhuǎn)換速度越高。轉(zhuǎn)換時間越小，轉(zhuǎn)換速度越高。 數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換器D/A 轉(zhuǎn)換是將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為與之成正比轉(zhuǎn)換是將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為與之成正比的模擬電量。的模擬電量。常用的常用的 DAC 主要有權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)主要有權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò) DAC、R - - 2R T 形電阻網(wǎng)絡(luò)形電阻網(wǎng)絡(luò) DAC、R - - 2R 倒倒 T 形電阻網(wǎng)絡(luò)形電阻網(wǎng)絡(luò) DAC 和權(quán)電流網(wǎng)絡(luò)和權(quán)電流網(wǎng)絡(luò) DAC。其中，。其中，后兩者轉(zhuǎn)換速度快，性能好，因而被廣泛采用，后兩者轉(zhuǎn)換速度快，性能好，因而被廣泛采用，權(quán)電流網(wǎng)絡(luò)權(quán)