广东海洋大学：《数字电子技术》课程教学资源（PPT课件）10.3.3 逐次渐近型A/D转换器 10.3.5 A/D转换器的主要技术指标

10.3.3逐次渐近型AD转换器 原理框图： 它由比较器、n位DlA转换器、 7 DAC n位寄存器、控制电路、输出电 模拟输入 路等组成。 (MSB)] 并行数 (LSB)字输出 (LSB) (MSB) 转换原理： 逐次渐近寄存器 1高位先置“1”，其余全为“0” 控制逻辑 CLK 脉冲源 若化>儿，则保留1 转换控制信号 Y<Vo,则去掉“1” 2.再将次高位置“1” 直到最低位为止

转换原理： 10.3.3 逐次渐近型A/D转换器 直到最低位为止 再将次高位置“ ” 则去掉“ ” 则保留 若 高位先置“ ” ，其余全为“ ”  2. 1 , 1 , 1 1. 1 0 I O I O      V V V V 它由比较器、n位D/A转换器、 n位寄存器、控制电路、输出电 路等组成。 原理框图：

举例说明： 5V vo DAC o VREF oD3 1 -3.4V 3 -D20 OD 1 2 ds dz di do -0D0 1 3.4V y。 逐位渐近 CP 寄存器(SAR) 0 CP dadaddo o 比较结果 处理 1 1000 2.5V VI>VO (d3)1保留 2 1100 3.75V VIVO (d1)1保留 4 1011 3.4375V VI<VO (d0)1不保留

举例说明： 5V 3.4V CP d3d2d1d0 vO 比较结果 处 理 1 2 3 4 1000 1100 1010 1011 2.5V 3.75V 3.125V 3.4375V vI＞vO vI＞vO vI＜vO vI＜vO （d3）1保留 （d2）1不保留 （d1）1保留 （d0）1不保留 1 0 1 0 4 3 2 1 0 vO t 3.4V

三位逐次渐近型A/D转换器电路： △W2 DAC 输出电路 模拟输入 06 d (MSB) (22) 1d小 (21) Gs do (LSB) (20) 寄存器 控制电路 FF FF3 FF O 1D >C1 C1 >C1 CLK-

1 0 0 0 0 三位逐次渐近型A/D转换器电路： 寄存器 控制电路 输出电路

小结： 1、逐次渐近型AD转换器输出数字量的位数越 多转换精度越高； 2、n位逐次渐近型AD转换器完成一次转换所 需时间为（+2)个时钟信号周期。 电路不太复杂 ！转换速度快

小结： 1、 逐次渐近型A/D转换器输出数字量的位数越 多转换精度越高； 2、n位逐次渐近型A/D转换器完成一次转换所 需时间为（n+2）个时钟信号周期。 ！电路不太复杂 ！转换速度较快

9.2.4双积分式AD转换器 双积分式A/D转换器的转换原理是：首先将输 入的模拟电压转换成与之成正比的时间量T,然后 在T内对固定频率的时钟脉冲计数，计数的结果就 是一个正比于输入电压的数字量

9.2.4 双积分式A/D转换器 双积分式A/D转换器的转换原理是：首先将输 入的模拟电压转换成与之成正比的时间量T，然后 在T内对固定频率的时钟脉冲计数，计数的结果就 是一个正比于输入电压的数字量

原理框图： 模拟输入 比较器 一VREF 它由积分器、比较器、 积分器 n位计数器、控制电路、固 定频率时钟源CLK、开关S0 UG (MSB) 和S1以及基准电压等组成。 数字 控制逻辑 器 (LSB) CLK 出 转换开始前S闭合C完全放电，计数器清零 时钟 1 脉冲源 1.定时积分t=T 转换控制 T期间y不变，S合向y,一侧， 积分器对y进行积分 经T时间后得到的输出电压为 =C=- RC TR和C为固定数值，因此vo∝y

原理框图： 1 O I 0 I 1 O I 1 I 1 I 1 I 1 0 1 1 1. T R C v v RC v T v dt RC v T v T v S v t T S C T        、 和 为固定数值，因此 经 时间后得到的输出电压为 积分器对 进行积分 期间 不变， 合向 一侧， 定时积分 转换开始前 闭合 完全放电，计数器清零 它由积分器、比较器、 n位计数器、控制电路、固 定频率时钟源CLK、开关S0 和S1以及基准电压等组成

2.对固定参考电压一VF的积分 S1闭合向-VF,So保持断开 模拟输入 比较器 积分器对-V郎进行反向积分， 一VREF C 计数器对固定频率的时钟脉冲计数 积分器 当v0=0时，Vc=0,停止积分和计数 这个过程需要的时间T2 UG (MSB) So 数字 控制逻辑 vxT(Vadt)-0 S 量输 器 (LSB) CLK RC、RCJ 时钟 -I1+VeT2=0 脉冲源 转换控制 RCRC VIT1VREF T2 RC RC 设时钟脉冲的固定频率fcK T2= 则计数器输出为D=fckT=T/TcK D=fCLKT2= T TCLKVREF

I REF 1 2 I 1 REF 2 I 1 REF 2 T 0 REF I 1 O 2 O C REF 1 REF 0 REF v V T T RC V T RC v T 0 RC V T RC v T V dt) 0 RC 1 ( RC v T v 这个过程需要的时间T 当v 0时，V ＝0，停止积分和计数 计数器对固定频率的时 钟脉冲计数 积分器对 V 进行反向积分， S 闭合向 V ，S 保持断开 2.对固定参考电压 V 的积分 2                      I CLK REF 1 CLK 2 CLK 2 2 CLK CLK / v T V T D f T D f T T T f   则计数器输出为  ＝ 设时钟脉冲的固定频率

优点：转换精度高、抗干扰能力强 1.由于转换结果与时间常数RC无关，从而消除了积分非线 性带来的误差。 2.由于双积分AD转换器在T1时间内采样的是输入电压的平均值， 因此具有很强的抗工频干扰的能力。 3.只要求时钟源在一个转换周期时间内保持稳定即可。 缺点：转换速度慢

优点：转换精度高、抗干扰能力强 1.由于转换结果与时间常数RC无关，从而消除了积分非线 性带来的误差。 2.由于双积分A/D转换器在T1时间内采样的是输入电压的平均值， 因此具有很强的抗工频干扰的能力。 3. 只要求时钟源在一个转换周期时间内保持稳定即可。 缺点：转换速度慢

10.3.5A/D转换器的主要技术指标 1.转换精度 分辨率：描述的是输出数字量对输入模拟量变化的敏 感程度，用输出数字量的位数表示。在输入模拟量的范围 一 定时，AD转换器输出数字量的位数越多， 对输入模拟 量的分辨能力也越强。但分辨率仅仅表示AD转换器在理 论上可以迭到的精度。 转换误差：描述实际能达到的转换精度。，它表示AD 转换买际输出的数李量和運想输出薮字量的差频，小通常 用输出数字量最低位的倍数表示。 转换误差是综合性误差，它是量化误差、 源波动以 及转换电路中各种元器件所造成的误差的总和 2.转换速度 用完成一次转换的时间来表示。它是从接到转换控制 信号起，到输出端得到稳定的数字输出所需要的时间

10.3.5 A/D转换器的主要技术指标 1. 转换精度 分辨率：描述的是输出数字量对输入模拟量变化的敏 感程度，用输出数字量的位数表示。在输入模拟量的范围 一定时，A/D转换器输出数字量的位数越多，对输入模拟 量的分辨能力也越强。但分辨率仅仅表示A/D转换器在理 论上可以达到的精度。 转换误差：描述实际能达到的转换精度。它表示A/D 转换器实际输出的数字量和理想输出数字量的差别，通常 用输出数字量最低位的倍数表示。 转换误差是综合性误差，它是量化误差、电源波动以 及转换电路中各种元器件所造成的误差的总和。 2. 转换速度 用完成一次转换的时间来表示。它是从接到转换控制 信号起，到输出端得到稳定的数字输出所需要的时间

DAC0832:8位数/模转换器 DI7. 13 VREF DI614 DI515 DI4161 8位输人 8位DAC 8位D/A DI3- 4 寄存器 寄存器 转换电路 12 IOUTI DI2 5 DI1- 6 Rfb 7 9 DIO- Rib ILE 19 LE1 LE2 M1 3 AGND 20 1 M2 VCC 2 WRl ,10 DGND WR2 18 M3 XFER 17 DAC0832 ILE:允许数字量输入线 FER:传送控制输入线

DAC0832：8位数/模转换器 ILE：允许数字量输入线 XFER：传送控制输入线