高二物理競賽課件AD轉(zhuǎn)換器

A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器量化與編碼

數(shù)字信號在數(shù)值上是離散的。采樣–保持電路的輸出電壓還需按某種近似方式歸化到與之相應的離散電平上，任何數(shù)字量只能是某個最小數(shù)量單位的整數(shù)倍。量化后的數(shù)值最后還需通過編碼過程用一個代碼表示出來。經(jīng)編碼后得到的代碼就是A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字量。

量化編碼A/D轉(zhuǎn)換器量化與編碼

在量化過程中由于所采樣電壓不一定能被整除，所以量化前后一定存在誤差，此誤差我們稱之為量化誤差，用ε表示。兩種近似量化方式：只舍不入量化方式和四舍五入的量化方式。

量化誤差：量化前的電壓與量化后的電壓差量化方式量化誤差屬原理誤差，它是無法消除的。A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)越多，各離散電平之間的差值越小，量化誤差越小。A/D轉(zhuǎn)換器只舍不入量化方式:量化中把不足一個量化單位的部分舍棄；而等于或大于一個量化單位部分按一個量化單位處理。011111101011000110100010000Δ=0v7Δ=7/8v6Δ=6/8v5Δ=5/8v4Δ=4/8v3Δ=3/8v2Δ=2/8v1Δ=1/8v輸入信號編碼量化后電壓最大量化誤差為：最小量化單位

＝1/8VΔ=1LSB=1/8V例：將0~1V電壓轉(zhuǎn)換為3位二進制代碼A/D轉(zhuǎn)換器b)四舍五入量化方式:量化過程將不足半個量化單位部分舍棄，而等于或大于半個量化單位部分按一個量化單位處理。最大量化誤差為：最小量化單位

＝1/15VΔ=1LSB=2/15V例：將0~1V電壓轉(zhuǎn)換為3位二進制代碼011111101011000110100010000Δ=0v7Δ=14/15v6Δ=12/15v5Δ=10/15v4Δ=8/15v3Δ=6/15v2Δ=4/15v1Δ=2/15v輸入信號編碼量化后電壓A/D轉(zhuǎn)換器3.取樣-保持電路

采得模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號都需要一定時間，為了給后續(xù)的量化編碼過程提供一個穩(wěn)定的值，在取樣電路后要求將所采樣的模擬信號保持一段時間。保持采樣A/D轉(zhuǎn)換器3.取樣-保持電路電路組成4.并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器電壓比較器輸入模擬電壓精密電阻網(wǎng)絡精密參考電壓VREF/153VREF/157VREF/159VREF/1511VREF/155VREF/1513VREF/15輸出數(shù)字量例：VI=8VREF/151111000001

根據(jù)各比較器的參考電壓值，可以確定輸入模擬電壓值與各比較器輸出狀態(tài)的關(guān)系。比較器的輸出狀態(tài)由D觸發(fā)器存儲，經(jīng)優(yōu)先編碼器編碼，得到數(shù)字量輸出。

vI

CO1CO2CO3CO4CO5CO6CO7

D2D1D0

7VREF/15

vI9VREF/15

00011111

0

0

9VREF/15

vI11VREF/15

0011111101

5VREF/15

vI7VREF/15

0000111011

3VREF/15

vI

5VREF/15000001101011VREF/15

vI13VR/15

011111111013VREF/15

vIVREF/15

1111111111

VREF/15

vI3VREF/15

0000001001

0vIVREF/15

0000000000

電路特點：

在并行A/D轉(zhuǎn)換器中，輸入電壓I同時加到所有比較器的輸入端。如不考慮各器件的延遲，可認為三位數(shù)字量是與I輸入時刻同時獲得的。所以它的轉(zhuǎn)換時間最短。有存儲器，不需要S/H電路

缺點是電路復雜，如三位ADC需7個比較器、7個觸發(fā)器、8個電阻。n位需要2n-1比較器，觸發(fā)器，位數(shù)越多，電路越復雜。

單片集成并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器的產(chǎn)品很多，如AD公司的AD9012(TTL工藝8位)、AD9002(ECL工藝，8位)、AD9020(TTL工藝，10位)等。