2022-2023学年高二物理竞赛课件：电路双积分型ADC的特点

电路双积分型ADC的特点 （1）性能稳定，转换精度高。 只要两次积分期间R、C参数相同，则其转换结果与时间常数RC无关，因此RC参数的缓慢变化不影响转换精度，也不要求RC数值十分精确。 最后等式说明，转换结果与时钟信号周期无关，只要每次转换过程中TC不变，那么时钟源、时钟周期在长时间里发生缓慢变化也不会带来转换误差。不必采用高稳定度的时钟源。因此，完全可能用较低精度元器件制作精度很高的ADC。广泛应用于要求精度较高而转换速度要求不高的仪器中（如数字式电压表）。 电路双积分型ADC的特点 （2）抗干扰能力强。 因为转换器输入端使用了积分器，所以对平均值为0的各种噪声有很强的抑制能力。在积分时间等于交流电压周期的整数倍时，能有效抑制来自电网的工频干扰。 转换开始前，先将计数器清零，并接通开关S0，使积分电容完全放电。转换分两步： （1）令开关合到vi侧，积分器对vi进行固定时间积分，积分结束时积分器输出： 说明： 在T1固定条件下，积分器输出电压vo与输入电压成正比。 （2）令开关接到参考(基准)电压端，积分器向相反方向积分，如果积分器输出电压上升到0所经过的时间为T2，则： 说明： 反向积分到vo=0的这段时间内T2与输入信号vi成正比。 令计数器在这段时间内对固定频率fc（fc=1/TC）的时钟脉冲CLK计数，则计数结果也一定与vI成正比，即： 上式中D为计数结果的数字量。 若取T1为TC的整数倍，即T1=NTC，则上式化为： 当vI取两个不同数值vI1和vI2时，反向积分时间T2和T2’也不相同，而且时间的长短与vI的大小成正比 由于CLK是固定频率的脉冲，所以在T2和T2’期间送给计数器的计数脉冲数目必然与vI成正比 五、 ADC的主要技术指标 1、分辨率 分辨率= 例如，A/D转换器的输出为12位二进制数，最大输入模拟信号为10V，则其分辨率为： 指A/D转换器对输入模拟信号的分辨能力。从理论上讲，一个n位二进制数输出的A/D转换器应能区分输入模拟电压的2n个不同量级，能区分输入模拟电压的最小差异为：满量程输入的1/2n 转换精度（分辨率和转换误差）和转换速度 2. 转换误差 它表示A/D转换器实际输出的数字量和理论上输出的数字量之间的差别。常用最低有效位的倍数表示。 例如，转换误差≤ 。就表明实际输出的数字量和 理论上应得到的输出数字量之间的误差小于最低位的半个字。 3、转换时间 转换时间是指A/D转换器从接到转换启动信号开始，到输出端获得稳定的数字信号所经过的时间。 A/D转换器的转换速度主要取决于转换电路的类型，不同类型A/D转换器的转换速度相差很大。 ①双积分型ADC的转换速度最慢，需几十到几百毫秒左右； ②逐次逼近式ADC的转换速度较快，需几十微秒； ③并行比较型ADC的转换速度最快，仅需几十纳秒。 ADC 小结 能够将模拟信号转换为数字信号的电路称为A/D转换器(ADC) ADC的电路结构形式主要有并行比较型、逐次比较型及双 积分型。并行比较型ADC速度最快，转换精度最差；双积分 型ADC速度最慢，转换精度最高。 ADC的输出的数字量与输入的模拟电压成正比，其通式为： ADC的主要技术主要为转换精度和转化速度 转换精度主要用分辨率表示: 转换速度用转换时间表示 作 业 什么是DAC、ADC？详细讨论分别有哪些类型、参数。 8.6 8.13 8.16 8.17 8.18 结束 $