2022-2023学年高二物理竞赛课件：电路A/D转换的一般过程

电路A/D转换的一般过程 电路A/D转换的一般过程 把模拟信号转换为数字量一般要经过采样、保持、量化和编码等四个步骤。采样和保持通常由采样保持电路完成。 一、采样和保持 采样: 将时间上连续变化的信号转换为时间上离散的信号，即将时间上连续变化的模拟量转换为一系列等间隔的脉冲，且脉冲幅值取决于输入模拟量的幅值 。 集成模数转换器（ADC） ADC的框图 ADC：把模拟信号转换为一定格式的数字量。 集成模数转换器（ADC） A/D转换的一般过程 常用A/D转换技术 集成ADC的组成 ADC的主要技术参数 集成ADC芯片的选择 典型集成ADC应用举例 采样电路框图 输入的模 拟信号 采样后的 输出信号 周期性的采 样脉冲信号 采样定理：设采样脉冲s(t)的频率为fs，输入模拟信号VA(t)的最高频率分量的频率为fmax，必须满足 　　fs ≥ 2fmax,v(t)才可以正确的反映输入信号(从而能不失真地恢复原模拟信号)。 采样过程波形图 保持电路 采样脉冲作用期间内，采样开关T导通，输入信号VA(t)通过采样开关T给电容C充电。采样开关导通电阻很小，充电时间常数远小于采样脉冲的宽度，使电容C上的电压VC在小于采样脉冲宽度的时间内充到和输入电压VA(t)相同的值，该值贮存在电容C上。当采样脉冲过去后，因运算放大器输入阻抗很大，且采样开关断开电阻也很大，电容漏电很小，存贮在电容C上的电压VC基本保持不变。 采样保持电路及波形 二、量化和编码 量化：将采样保持电路的输出电压幅度进行离散 化的处理，离散后的电平称为量化电平 。 量化误差：将采样电压按一定的等级进行量化所 产生的误差 。 量化方法：一般采用只舍不入（去零求整）和四舍五入两种方法。 编码：用二进制码表示离散电平。 四舍五入 去零求整 把0～7V的输入电压范 围分为8级，每一级为 1V，即量化后的电压取 值为0V、1V、…、7V。 量化误差 常用A/D转换技术 一、并行型A/D转换器 二、串/并型A/D转换器 三、逐次比较型A/D转换器 四、双积分型A/D转换器 一、并行型A/D转换器 并行型A/D转换器量化和编码 � � VREF� ADC� D� VA� VREF� � D0� D1� D2� VREF� � � >C1� 1D� Q� � � CP� ���� ������� � � >C1� 1D� Q� R� � � >C1� 1D� Q� R� � � >C1� 1D� Q� R� � � >C1� 1D� Q� R� � � >C1� 1D� Q� R� � � >C1� 1D� Q� R� � � >C1� 1D� Q� R/2� �� �� ��� Q8� Q7� Q6� Q5� Q4� Q3� Q2� Q1� D0� D1� D2� OV� R/2� R� VREF� VA� $