AD转换讲解_精品文档PPT课件下载推荐.ppt

AD转换讲解_精品文档PPT课件下载推荐.ppt

《AD转换讲解_精品文档PPT课件下载推荐.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《AD转换讲解_精品文档PPT课件下载推荐.ppt（88页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

优点：

瞬时比较，转换速度快。

间接比较间接比较模拟信号与参考电压先模拟信号与参考电压先转换为中间物理量，再转换为中间物理量，再进行比较。

进行比较。

缺点：

抗干扰能力差。

有双斜式、积分式、脉冲调宽有双斜式、积分式、脉冲调宽优点：

平均值比较，抗干扰能力强。

转换速度慢。

4SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理第第66章章模数转换器模数转换器6.2AD转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标1.分辨率分辨率分辨率分辨率AD转换器所能分辨模拟输转换器所能分辨模拟输入信号的最小变化量。

入信号的最小变化量。

设设AD转换器的位数为转换器的位数为n，满量程电满量程电压为压为FSR，则分辨率定义为：

则分辨率定义为：

5SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理6.26.2AADD转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标量化单位就是量化单位就是AD转换器的分辨率转换器的分辨率。

相对分辨率定义为相对分辨率定义为6SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理6.26.2AADD转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标表表6.1AD转换器分辨率与位数之间的关系转换器分辨率与位数之间的关系（满量程电压为满量程电压为10V）位位数数级级数数相对分辨率相对分辨率（1LSB）分辨率分辨率（1LSB）8101214162561024409616384655360.391%0.0977%0.0244%0.0061%0.0015%39.1mV9.77mV2.44mV0.61mV0.15mV由式由式（6-1）和式和式（6-2），），可得出可得出AD转转换器分辨率与位数之间的关系换器分辨率与位数之间的关系7SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理6.26.2AADD转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标AD转换器分辨率的高低取决于位数的多少转换器分辨率的高低取决于位数的多少。

因此，因此，目前一般用位数目前一般用位数n来间接表示分辨率来间接表示分辨率。

2.量程量程量程量程AD转换器能转换模拟信号的转换器能转换模拟信号的电压范围。

电压范围。

例如例如：

05V，-5V+5V，010V，-10V+10V。

8SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理6.26.2AADD转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标3.精度精度绝对精度绝对精度绝对精度绝对精度对应于输出数码的实际模拟对应于输出数码的实际模拟输入电压与理想模拟输入电输入电压与理想模拟输入电压之差。

压之差。

存在问题：

在在AD转换时，量化带内的转换时，量化带内的任意模拟输入电压都能产生任意模拟输入电压都能产生同一输出数码。

同一输出数码。

9SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理6.26.2AADD转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标约定：

约定：

上述定义的模拟输入电压则限定为上述定义的模拟输入电压则限定为量化带中点对应的模拟输入电压值。

量化带中点对应的模拟输入电压值。

一个一个12位位AD转换器，理论模拟转换器，理论模拟输入电压为输入电压为5V时，对应的输出数时，对应的输出数码为码为100000000000。

实际模拟输实际模拟输入电压在入电压在4.997V4.999V范围内范围内的都产生这一输出数码，则的都产生这一输出数码，则10SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理6.26.2AADD转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标绝对误差一般在绝对误差一般在范围内。

范围内。

相对精度相对精度相对精度相对精度绝对精度与满量程电压值绝对精度与满量程电压值之比的百分数。

之比的百分数。

11SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理6.26.2AADD转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标精度和分辨率是两个不同的概念：

精度和分辨率是两个不同的概念：

精度是指转换后所得结果相对于实精度是指转换后所得结果相对于实际值的准确度；

际值的准确度；

分辨率是指转换器所能分辨的模拟分辨率是指转换器所能分辨的模拟信号的最小变化值。

信号的最小变化值。

12SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理6.26.2AADD转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标4.转换时间和转换速率转换时间和转换速率转换时间转换时间tCONV转换时间转换时间按照规定的精度将模拟信号按照规定的精度将模拟信号转换为数字信号并输出所需转换为数字信号并输出所需要的时间。

要的时间。

转换速率转换速率转换速率转换速率每秒钟转换的次数。

每秒钟转换的次数。

13SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理6.26.2AADD转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标下面讨论转换时间与转换精度、信号频率的关系。

下面讨论转换时间与转换精度、信号频率的关系。

瞬时值响应的瞬时值响应的AD转换器转换器转换时间取决于所要求的转换精度和转换时间取决于所要求的转换精度和被转换信号的频率。

被转换信号的频率。

以图以图6.1所示的正弦信号为例，讨论它们之所示的正弦信号为例，讨论它们之间的关系。

间的关系。

14SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理Um2U（t）=sint6.26.2AADD转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标设在设在t0时刻开始转换，转换一次所需的时时刻开始转换，转换一次所需的时间为间为tCONV，转换终了的时刻为转换终了的时刻为t1，与与tCONV对应对应信号电压增量信号电压增量（误差误差）为为U。

tU（t）Um2t0t1tCONVU图图6.1转换时间对信号转换的影响转换时间对信号转换的影响由于由于15SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理6.26.2AADD转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标在过零点上有最大值在过零点上有最大值过零时，过零时，16SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理6.26.2AADD转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标故在过零点处，转换时间所造成的故在过零点处，转换时间所造成的最大电压误差为最大电压误差为由此可知：

由此可知：

当精度一定时，信号频率当精度一定时，信号频率，tCONV；

当信号频率一定，当信号频率一定，tCONV，U。

17SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理6.26.2AADD转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标平均值响应的转换器平均值响应的转换器由于被转换的模拟量为直流电压，而由于被转换的模拟量为直流电压，而干扰是交变的，因此转换时间干扰是交变的，因此转换时间tCONV越长，越长，其抑制干扰的能力就越强。

其抑制干扰的能力就越强。

换言之：

平均值响应的转换器是在牺性转平均值响应的转换器是在牺性转换时间的情况下提高转换精度的。

换时间的情况下提高转换精度的。

18SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理6.26.2AADD转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标5.偏移误差偏移误差偏移误差偏移误差使最低有效位成使最低有效位成“1”状时，状时，实际输入电压与理论输入电实际输入电压与理论输入电压之差。

如图如图6.2所示所示。

19SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理偏移偏移偏移偏移实际曲线实际曲线实际曲线实际曲线6.26.2AADD转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标该误差主要该误差主要是失调电压及温是失调电压及温漂造成的。

漂造成的。

一般来说，一般来说，在一定温度下，在一定温度下，偏移电压是可以偏移电压是可以通过外电路予以通过外电路予以抵消。

抵消。

Ui输输出出数数码码001010011100101110111偏移误差偏移误差Ui误误差差图图6.2偏移误差偏移误差（a）（b）理想曲线理想曲线理想曲线理想曲线20SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理6.26.2AADD转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标但当温度变化时，偏移电压又将出现。

但当温度变化时，偏移电压又将出现。

6.增益误差增益误差增益误差增益误差满量程输出数码时，实际满量程输出数码时，实际模拟输入电压与理想模拟模拟输入电压与理想模拟输入电压之差。

输入电压之差。

该误差使传输特性曲线绕坐标原点偏该误差使传输特性曲线绕坐标原点偏离理想特性曲线一定的角度，如图离理想特性曲线一定的角度，如图6.3所示所示。

21SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理KK=1=1KK16.26.2AADD转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标当当K=1时，没有增益时，没有增益误差，误差，Ui=FSR，输输出为出为111。

当当K1时，传输特性时，传输特性的台阶变窄，在模拟的台阶变窄，在模拟输入信号达到满量程输入信号达到满量程值之前，数码输出就值之前，数码输出就已为全已为全“1”状态状态。

当当KUf，予以保留此位的予以保留此位的“1”。

29SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理6.36.3逐次逼近式逐次逼近式AADD转换器转换器第二个时钟脉冲到来时第二个时钟脉冲到来时，SAR置为置为11000000码，经过码，经过DA转换器产生反馈转换器产生反馈电压电压V，因因UiUf，故保留此位故保留此位“1”。

30SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理6.36.3逐次逼近式逐次逼近式AADD转换器转换器第三个时钟脉冲到来时第三个时钟脉冲到来时，SAR状态置为状态置为11100000，经，经DA转换器产生反馈电转换器产生反馈电压压V，因因Ui0ns200ns200ns300ns300ns25s为什么这样说？

为什么这样说？

因为如果因为如果和和CE先有效先有效，脉冲到来脉冲到来之前的高电平会引起三态输出门打开，影响数之前的高电平会引起三态输出门打开，影响数据总线。

据总线。

当当CE=1时，启动转换时，启动转换。

46SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理6.56.5单片集成单片集成AD转换器转换器注意注意：

在启动转换后，各控制信号不起作在启动转换后，各控制信号不起作用，只有用，只有STS信号标志工作状态信号标志工作状态。

读出数据读出数据读出数据也同样由读出数据也同样由CE来启动来启动。

47SDUT数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理数据采集与处理低低低低电平电平电平电平CECE上升沿上升沿上升