AD轉(zhuǎn)換及其原理PPTPPT學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1AD轉(zhuǎn)換及其原理轉(zhuǎn)換及其原理PPT課件課件第1頁/共30頁計算機是處理計算機是處理數(shù)字量信息數(shù)字量信息的設(shè)備，要處理這些模擬量信的設(shè)備，要處理這些模擬量信息就必須有一個模擬接口，通過這個模擬接口，將模擬息就必須有一個模擬接口，通過這個模擬接口，將模擬量信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信息，以供計算機運算和處理。量信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字量信息，以供計算機運算和處理。然后，再把計算機處理過的數(shù)字量信息轉(zhuǎn)換為然后，再把計算機處理過的數(shù)字量信息轉(zhuǎn)換為模擬量信模擬量信息息，以實現(xiàn)對被控制量的控制。，以實現(xiàn)對被控制量的控制。AD轉(zhuǎn)換的原因轉(zhuǎn)換的原因第2頁/共30頁 典型典型計算機自動控制系統(tǒng)計算機自動控制系統(tǒng)第3頁/共3

2、0頁 實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路稱實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換的電路稱模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器。通常通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個輸入電壓信號轉(zhuǎn)換的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個輸入電壓信號轉(zhuǎn)換為一個輸出的數(shù)字信號為一個輸出的數(shù)字信號。即即A/DA/D轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器，或簡稱或簡稱ADCADC。（Analog - Digital - Converter ）第4頁/共30頁2. 2. 量化誤差量化誤差量化誤差是由于量化誤差是由于ADC ADC 的有限分辨率引起的誤差，這是連的有限分辨率引起的誤差，這是連續(xù)的模擬信號在整數(shù)量化后的固有誤差。對于四舍五入續(xù)的模擬信號在整數(shù)量化后的固有誤差。對于四舍五入的量化法，量化誤差在的量化法，量化誤差在1/2

3、 LSB1/2 LSB之間。之間。第5頁/共30頁第6頁/共30頁基本原理基本原理ADCD0D1Dn-2Dn-1uI 稱為 ADC 的單位量化電壓或量化單位，它是 ADC 的最小分辨電壓。 uD可見，輸出數(shù)字量 D 正比于輸入模擬量 uI 。 “ ”表示取整。第7頁/共30頁uI(t)C量化編碼電路Dn-1D1D0uI(t)S采樣保持電路采樣：把時間連續(xù)變化的信號變換為時間離散的信號。保持：保持采樣信號，使有充分時間轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。量化：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。編碼：把量化的結(jié)果用二進(jìn)制代碼表示。第8頁/共30頁 采樣和保持通常采樣和保持通常在采樣保持電路中完成在

4、采樣保持電路中完成，量，量化和編碼通?；途幋a通常在在A/DA/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路中完成。中完成。第9頁/共30頁采樣定理：設(shè)取樣脈沖s(t)的頻率為fS，輸入模擬信號x(t)的最高頻率分量的頻率為fmax，必須滿足fs 2fmax。y(t)才可以正確的反映輸入信號(從而能不失真地恢復(fù)原模擬信號)。通常取通常取fs （2.53）fmax 第10頁/共30頁s(t)s(t)有效期間，開關(guān)管有效期間，開關(guān)管VTVT導(dǎo)通，導(dǎo)通，u uI I向向C C充電，充電，u uO O (=(=u uc c) )跟隨跟隨u uI I的變化而變化；的變化而變化；s(t)s(t)無效期間，開關(guān)管無效期間，開關(guān)管VT

5、VT截止，截止，u uO O (=(=u uc c) )保持不變，直到下保持不變，直到下次采樣。（由于集成運放次采樣。（由于集成運放A A具有很高的輸入阻抗，在保持階段，具有很高的輸入阻抗，在保持階段，電容電容C C上所存電荷不易泄放。）上所存電荷不易泄放。） 第11頁/共30頁從從圖中可以看出，量化過圖中可以看出，量化過程會程會產(chǎn)生產(chǎn)生最大最大1/2 1/2 LSB (LSB (即即0.5V ) 0.5V ) 的誤差的誤差，要減少這，要減少這種量化誤差，可采取位數(shù)種量化誤差，可采取位數(shù)更多更多的的A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器。第12頁/共30頁需要需要3 3位編碼。位編碼。第13頁/共30頁A/

6、DA/D轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換器器直接直接型型間接型間接型并聯(lián)比較型并聯(lián)比較型雙積分型雙積分型電壓時間變換型積分型電壓時間變換型積分型(V-T)(V-T)( (雙積分型雙積分型) )逐次漸進(jìn)型逐次漸進(jìn)型電壓頻率變換型電壓頻率變換型(V-F(V-F) )第14頁/共30頁其工作過程與天平稱重物重量的過程十分相似。其工作過程與天平稱重物重量的過程十分相似。第15頁/共30頁第16頁/共30頁基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓U UREFREF逐次逼近型ADC電路框圖 第17頁/共30頁CP010000000511110000007.502101000006.2513101100006.87504101010006.5625151

7、01011006.7187516101011106.79687517101011116.83593751相對誤差僅為0.06%。轉(zhuǎn)換精度取決于位數(shù)。123456781052102.52101.252100.6252100.31252100.156252100.0781252100.03906252第18頁/共30頁第19頁/共30頁第20頁/共30頁雙積分型雙積分型AD轉(zhuǎn)換器的框圖轉(zhuǎn)換器的框圖第21頁/共30頁：1111101()TOUTUdtUCRRC 第22頁/共30頁12IREFTTUV1IREFNDUV11CPTNT其中TCP是脈沖時鐘信號，D是計數(shù)脈沖數(shù)第23頁/共30頁計數(shù)器中的數(shù)值就是AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后數(shù)字量，至此即完成