《电子技术基础》课程教学资源（模拟电子技术）PPT课件讲稿：模/数转换器

第三节模/数转换器 模/数转换的一般过程 模/数转换原理 数/模转换器的主要技术参数 四、集成AD转换器 孝

第三节 模/数转换器 一、模/数转换的一般过程 二、模/数转换原理 三、数/模转换器的主要技术参数 四、集成A/D转换器

模/数转换的一般过程 1采样和保持 2量化和编码 张 孝

一、模/数转换的一般过程 1.采样和保持 2.量化和编码

1采样和保持 为了把模拟信号转换成对应的数字信号,必须 首先将模拟量每隔一定时间抽取一次样值,使时间 上连续变化的模拟量变为一个时间上断续变化的模 拟量,这个过程称为采样。 为了保证采样后的信号能恢复原来的模拟信号, 要求釆样的频率∫s与被釆样的模拟信号的最高频率 fmax应满足下面关系 f≥2fmx 孝

1.采样和保持 为了把模拟信号转换成对应的数字信号，必须 首先将模拟量每隔一定时间抽取一次样值，使时间 上连续变化的模拟量变为一个时间上断续变化的模 拟量，这个过程称为采样。 为了保证采样后的信号能恢复原来的模拟信号， 要求采样的频率ƒS与被采样的模拟信号的最高频率 ƒimax应满足下面关系 S 2 i max f  f

图14-9 R i A VT C 图14-9采样、保持电路原理图 张 孝

图14-9 Ui UG VT Ri C A UO 图14-9 采样、保持电路原理图

2.量化和编码 数字信号不仅在时间上是离散的,而且数值 大小的变化也是不连续的。这就是说,任何一个 数字量的大小只能是某个规定的最小数值单位的 整数倍。而采样、保持所得电压信号虽呈阶梯状 但电平仍是连续变化的,即不是数字量。因此, 必须将采样保持后的信号的大小局限在这些规定 的离散电平上,即在进行AD转换时,必须将采 样—保持后的电压化为某个规定的最小单位的整 数倍,这一过程称为量化。所取的最小数量单位 叫做塌匙单位,用△表示。显然,数字信号最低 马有效位的1代表的数值大小就等于△。 孝

2.量化和编码 数字信号不仅在时间上是离散的，而且数值 大小的变化也是不连续的。这就是说，任何一个 数字量的大小只能是某个规定的最小数值单位的 整数倍。而采样、保持所得电压信号虽呈阶梯状 但电平仍是连续变化的，即不是数字量。因此， 必须将采样保持后的信号的大小局限在这些规定 的离散电平上，即在进行A/D转换时，必须将采 样—保持后的电压化为某个规定的最小单位的整 数倍，这一过程称为量化。所取的最小数量单位 叫做量化单位，用△表示。显然，数字信号最低 有效位的1代表的数值大小就等于△

将量化幅值用二进制代码或二一十进制代 码等表示岀来的过程称为编码。那些代表模拟信 号各采样值的代码组就是AD转换的结果。 由于模拟信号是连续的,所以它就不一定能 被亼整除,因此量化过程不可避免地会引入误差, 我们称这种误差为量化误差 张 孝

将量化幅值用二进制代码或二—十进制代 码等表示出来的过程称为编码。那些代表模拟信 号各采样值的代码组就是A/D转换的结果。 由于模拟信号是连续的，所以它就不一定能 被△整除，因此量化过程不可避免地会引入误差， 我们称这种误差为量化误差

、模/数转换原理 1逐次逼近式AD转换器 2并行比较型AD转换器 3双积分AD转换器 张 孝

二、模/数转换原理 1.逐次逼近式A/D转换器 2.并行比较型A/D转换器 3.双积分A/D转换器

1逐次逼近式AD转换器 逐次逼近式AD转换器是一种反馈比较型 AD转换器。它的基本构思是:取一个数字量 加到D/A转换器,于是得到一个输出模拟比较 电压。将这个模拟电压与输入的模拟电压信号 比较,如果两者不等,则调整所取的数字量, 直到两个模拟电压相等为止,最后所取的数字 量就是所求的转换结果。逐次逼近式AD转换 器是目前反馈比较型AD转换器中使用最多的 孝

1.逐次逼近式A/D转换器 逐次逼近式A/D转换器是一种反馈比较型 A/D转换器。它的基本构思是：取一个数字量 加到D/A转换器，于是得到一个输出模拟比较 电压。将这个模拟电压与输入的模拟电压信号 比较，如果两者不等，则调整所取的数字量， 直到两个模拟电压相等为止，最后所取的数字 量就是所求的转换结果。逐次逼近式A/D转换 器是目前反馈比较型A/D转换器中使用最多的 一种

逐次逼近式AD转换器原理图 U DA转换器 模拟信号输入 并行数字输出D 数码寄存器 控制逻辑 脉冲源 UL 张 图14-10逐次逼近式AD转换器原理图 孝

逐次逼近式A/D转换器原理图 D/A转换器 控制逻辑 脉冲源 数码寄存器 并行数字输出D UL Ui Uf 图14-10 逐次逼近式A/D转换器原理图 AC UC 模拟信号输入

逐次逼近式A/D 4位DAC D D Q DI FFA FFB FF C D &8 D RS R R R &2 &3 ID Aid Q ID FFI P FF2 FF3 FF FF P FF6 CP 图14-11逐次逼近型ADC

逐次逼近式A/D QC UC 4位DAC S R FFA QA S R FFB QB S R FFC & 1 & 2 & 3 Q5 C & 6 & 7 & 8 D2 D1 D0 U Uf i CP 图14-11 逐次逼近型ADC 1D Q1 FF1 1D Q2 FF2 1D Q3 FF3 1D Q4 FF4 1D Q5 FF5 QD S R FFD & 4 Q5 1D Q6 FF6 & D3 5