《數(shù)字電子技術項目式教程》課件21 ADC

復習DACDN位權電阻網(wǎng)絡DAC

倒T形電阻網(wǎng)絡DAC

把模擬信號轉換為數(shù)字信號的過程稱為模/數(shù)轉換（簡稱A/D轉換）；實現(xiàn)模/數(shù)轉換的電路叫做A/D轉換器（簡稱ADC）；

難點:

典型ADC電路重點:

ADC的基本原理，功能，參數(shù)目的與要求

1．復述A/D轉換的過程

2．說出ADC主要參數(shù)的含義

3．知道ADC0809的功能6.2模數(shù)轉換器(ADC)6.2模數(shù)轉換器(ADC)

1.A/D轉換的原理和一般過程

2.ADC的主要技術參數(shù)

3.常用A/D轉換技術

4.典型集成ADC器件及其應用

參考電壓

VREFA/Dn位數(shù)字D信號輸出模擬VA輸入1.A/D轉換的原理和一般過程

A/D轉換器的工作原理圖A/D轉換的一般過程采樣定理:fimax

為Va(t)中最大諧波頻率（1）采樣（取樣，抽樣）將時間上連續(xù)的信號轉換為時間上離散的信號。（2）保持：將采樣值保持一段時間，

保障后續(xù)電路正常工作。采樣保持電路的輸出保持電容取樣CP采樣保持電路：tS(t)0t76543210vOtvA0（3）量化：將取樣值取整為LSB整數(shù)倍的過程。（a）4舍5入法（最大量化誤差1/2LSB）LSB=最小量化單位（b）只舍不入法（最大量化誤差1LSB）（4）編碼：將量化值用二進制編碼表示的過程。ADC電路中的核心是量化與編碼電路，各種A/D轉換技術的差異主要反映在這部分電路上。(1)分辨率:

轉換器對輸入模擬信號的分辨能力。設滿量程輸入模擬量為：AFSB,則：n位二進制ADC分辨率：=

通常以ADC輸出數(shù)字量的位數(shù)表示分辨率的高低，因為位數(shù)越多，量化單位就越小，對輸入信號的分辨能力也就越高。2.ADC的主要技術參數(shù)例1:某ADC輸入模擬電壓滿量程為10V，若用8位/10位/12位轉換時，其分辨率為?8位時ADC分辨率約為:39mV；10位時ADC分辨率約為：9.76mV；12位時ADC分辨率約為：2.44mV。（3）轉換時間與速率轉換時間：ADC完成一次完整的轉換所用的時間。轉換速率：ADC每秒最大轉換次數(shù)。如T=1μs則速率：1MHZ（2）轉換誤差主要包括：量化誤差，偏移誤差，增益誤差等。(4)輸入電壓范圍：集成ADC所能夠轉換的模擬電壓范圍。

直接A/D轉換器：并行比較型A/D轉換器

逐次比較型A/D轉換器間接A/D轉換器：雙積分型A/D轉換器

常用ADC有直接型和間接型。3.常用A/D轉換技術（1）并行比較型A/D轉換電路比較器R/2RV1RV2RV3RV4RV5RV6RV7R/2V8VA輸入+VR_+AADQ8DQ7DQ6DQ5DQ4DQ3DQ2DQ1Q8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1編碼器數(shù)字量輸出溢出標志D0D1D2CP_+_+A_+A_+A_+A_+A_+A8位寄存器輸入VA比較輸出溢出數(shù)字量Q8Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1

OVD2D1D00≤VA<1/16VREF0

0

00

0

00000001/16VREF≤VA<3/16VREF0

0

00

0

00100013/16VREF≤VA<5/16VREF0

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01100105/16VREF≤VA<7/16VREF0

0

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0

11100117/16VREF≤VA<9/16VREF0

0

0

0

1

11101009/16VREF≤VA<11/16VREF0

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1

1

111010111/16VREF≤VA<13/16VREF0

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111011013/16VREF≤VA<15/16VREF01

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111011115/16VREF≤VA11

1

1

1

1111無意義三位并行ADC的真值表（2）逐次逼近型A/D轉換電路9.282411001逐次逼近型ADC電路功能框圖逐次逼近型ADC電路圖例2:設四位逐次逼近型ADC,輸入滿量程電壓為5V,現(xiàn)輸入模擬電壓VI=4.58V,求輸出數(shù)字量是多少？誤差是多少？解：因為當UR=5V,UI=4.58V,n=4時，絕對誤差：分辨率：例3：8位A/D轉換器，輸入模擬量uI=6.84V，

D/A轉換器基準電壓UREF=10V。相對誤差僅為0.06%。轉換精度取決于位數(shù)。CPD7D6D5D4D3D2D1D0u0(V)uI>uO010000000511110000007.502101000006.2513101100006.87504101010006.562515101011006.7187516101011106.79687517101011116.83593751uI>uO為1否則為0轉換時間：T=(n+2)TCP動畫例4:設10位逐次逼近型ADC電路，其時鐘頻率為1MHZ,求轉換時間，若要求完成一次轉換時間小于10μs,問時鐘頻率應選多大？解：4.典型集成ADC器件及其應用

集成ADC芯片分辨率通常有6、8、10、12、14、16、18位等，許多型號的產品性能各異。大多數(shù)將采樣-保持電路和A/D轉換電路制作在一個芯片上。按輸入模擬信號的通道來分，有單通道、多通道兩種類型。ADC0808/0809功能

ADC0808/0809是美國國家半導體公司（NS）生產的8位數(shù)字輸出、8路模擬輸入的逐次逼近型A/D轉換器。采用雙列直插式28腳封裝，與8位微機兼容其三態(tài)輸出可以直接驅動數(shù)據(jù)總線。3位地址變量地址鎖存允許（高電平有效）ADC的啟動脈沖信號上升沿數(shù)據(jù)寄存器清0下降沿開始轉換時鐘輸入數(shù)據(jù)輸出轉換結束信號（高電平有效）數(shù)據(jù)輸出允許控制參考電源ADC0809的功能引腳：8通道多路轉換模擬開關地址鎖存和譯碼比較器控制和時序逐次逼近寄存器三態(tài)輸出鎖存緩沖器開關樹256R梯形網(wǎng)絡1~5,20~288路模擬輸入23~253位地址22ALE11131216961078,14,15,17~218位輸出CLKREF（-）REF（+）GNDVCC轉換結束（中斷）STARTOEADC0809的原理圖：ADC0809的功能引腳：5V參考電源模擬輸入IN0CP脈沖啟動及鎖存脈沖8位數(shù)碼輸出ADC0809的實物電路：ADC0809的工作波形A/D轉換器可將模擬量轉換成數(shù)字量，按其工作原理可分為直接型和間接型。直接型典型電路有并行比較型、逐次比較型，特點是工作速度較快但精度不高。間接型典型電路為雙積分型和電壓頻率轉換型，特點是工作速度慢，但抗干擾性能好。小結逐次逼近型ADC電路工作速度比并行比較型低，但電路硬件少，在高分辯率、中速以下的集成A/D轉換器中應用最為廣泛。Σ-Δ型A/D轉換電路的量化誤差變得非常小,轉換速率較低，主要用于音頻和測量領域。雙積分型A/D轉換電路工作原理是將輸入電壓轉換成時間（脈沖寬度）或頻率（脈沖頻率），然后由定時器或計數(shù)器獲得數(shù)字值。缺點是由于轉換精度依賴于積分時間，因此轉換速率很低，多用在測量儀表中的A/D轉換電路中。1．D/A轉換器

D/A轉換器可將數(shù)字量轉換成模擬量，其電路形式按其解碼網(wǎng)絡結構分為權電阻網(wǎng)絡、權電流網(wǎng)絡、T型電阻網(wǎng)絡、倒T型網(wǎng)絡等多種。本章小結其基本轉換公式是：

V0=?2．A/D轉換器

A/D轉換器可將模擬量轉換成數(shù)字量，按其工作原理可分為直接型和間接型。直接型典型電路有并行比較型、逐次比較型