2022-2023学年高二物理竞赛课件：电路AD转换器

电路A/D转换器 如何进行A/D转换？ 时间上幅度上 离散的数字量 时间上幅度上 连续的模拟量 电路A/D转换器 vs vi t t A/D转换一般包括采样、保持、量化、编码四个步骤。 A/D转换的一般步骤 采样保持：完成对模拟信号时间上的离散化。 量化：将采保电路得到的模拟信号转换为相应的数字信号。 编码：将数字信号按照一定的编码形式输出。 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 一. 采样：采样定理 为了能正确无误地用取样信号表示模拟信号，取样信号必须有足够高的频率。可以证明，为了保证能从取样信号将原来的被取样信号恢复，必须满足 为输入模拟信号的最高频率分量的频率 其中 vi vs 采样－保持电路: 基本形式 信号保持精度 取样速度 输入阻抗 改进的采样保持电路—LF198 D1和D2两个二极管起到什么作用？ 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 二. 量化和编码 数字信号不仅仅在时间上是离散的，而且在幅度上也是离散的，任何一个数字量的大小只能是某个最小数量单位的整数倍。将一个取样信号转换为一个最小数量单位的整数倍这样的过程，称为量化。 这个最小数量单位叫量化单位，用∆表示，数字信号的最低有效位（LSB）的1所代表的数量大小就为∆ 。 连续的模拟信号和离散的数字信号之间的误差称为量化误差。 划分量化电平的两种方法 要求：将0～1V的模拟电压信号转换成3位二进制代码 ∆=1/8V ∆=2/15V 编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 A/D转换器的分类 电压比较器 寄存器 代码转换器 §9.3.3 直接A/D转换器–––并行比较型 例：若Vi处于(3/15～5/15) VREF之间 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 0 1 0 0 0 0 1 0 逻辑状态关系表 寄存器状态 (0～1/15) VREF Q7 d2 d0 d1 编码器输出 输入电压 Vi 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 (1/15～3/15) VREF (3/15～5/15) VREF (7/15～9/15) VREF (9/15～11/15) VREF (11/15～13/15) VREF (13/15～1) VREF Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 (5/15～7/15) VREF A� 1� A� 2� L� R� 1� R� 2� S� C� h� 300� 30k� A� 1� A� 2� L� R� 1� R� 2� S� C� h� 300� 30k� 1� D� 2� D� $$