10.1.1 A-D转换器的基本概念（教案）- 高一《电子技术基础与技能》同步教学（机工版·第3版）

授课班级 课程名称 教学内容 10.1.1A/D转换器的基本概念 课堂类型 学时 学时 授课时间 1、ADC有以下几个主要技术指标 教学目的 2、A/D转换器的常见类型 教学重、难 教学重、难点：A/D转换器的常见类型 点 教学内容及步骤 备注 10.1.1A/D转换器的基本概念 电信号分为两种一一模拟信号（或称模拟量）和数字信号（或 称数字量)。模拟量是随时间连续变化的量，而数字量是非连续 变化的量，所以传递和处理电信号的电路也分为模拟电路和数字 电路，他们分别处理模拟信号和数字信号，在实际应用中常常需 要对模拟量和数字量进行相互转换。 将模拟量转换成数字量的装置称为模数转换器，简称A/D转 换器或ADC,如图10-1所示。一个完整的AD转换过程必须包括 采样、保持、量化、编码四部分电路，在具体实施时，常把这四 个步骤合并进行，例如：采样和保持是利用同一电路连续完成的， 量化和编码是在转换过程中同步实现的，而且所用的时间又是保 持的一部份。 cP nan h-1 us(t) ui(t) 采样保特电路 图10-2A/D转换器的工作原理示意图 如图10-2所示，模拟电子开关S在采样脉冲CP的控制下重 复接通、断开。S接通时，u(t)对电容C充电，这是采样过程， S断开时，电容C上的电压保持不变，称为保持过程，在保持过 程中，采样的模拟电压经过A/D转换器的数字化编码电路转换成 组n位的二进制数输出。随着S的不断接通、断开，输入的模 拟电压将不断转换成n位二进制数输出。 ADC有以下几个主要技术指标： 【分辨率】 通常用ADC输出的二进制码的位数N来表示。它表明该转换 器可以用2N个二进制数对输入模拟量进行量化，ADC位数越多， 分辨率就越高。 【相对转换精度】 表示ADC实际输出的数字量与理想的输出数字量之间的差 别，常用相对误差的形式给出，ADC的位数越多，量化单位便越 小，分辨率越高，转换精度越高。 【转换速度】 ADC从接收到转换控制信号开始，到输出端得到稳定的数字 量为止所需要的时间，即完成一次A/D转换所需要的时间，称为 转换速度。采用不同的转换电路，其转换速度是不同的，低速的 为1ms~3ms,中速ADC的转换时间在50us左右，ADC0809的转 换时间为100s。 【电源电压抑制比】 指在输入模拟电压不变的前提下，当转换电路的电源电压发 生变化时，对输出产生的影响，一般用输出数字量的绝对变化量 来表示。 数字系统的精度和速度最终取决于A/D转换器的转换精度和 转换速度，因此转换精度和转换速度是衡量A/D转换器性能的两 个重要指标。 【A/D转换器的常见类型】 通常分为并联比较型和逐次逼近型，如图10-3所示。并联比较 型A/D转换器转换速度快，但使用的比较器和触发器较多：逐次 逼近型A/D转换器的分辨率高，误差较低，转换速度较快，是应 用非常广泛的一种A/D转换器。 (a)三位并联比较型ADC电路框图 (b)逐次逼近ADC原理框图 图10-3ADC常见的类型