逐次渐近型AD转换器.docx

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逐次渐近型AD转换器

电子学课程设计

课题:

逐次渐近型A/D转换器

系另躍电气与电子工程系

专业：

电气工程及其自动化

姓名：

学号：

指导教师：

河南城建学院

2010年6月

指导教师评语:

成绩:

一、设计目的

1、掌握一些常用的电子器件的功能及其使用方法；

2、学会设计一些电子线路，加深对电子技术的认识和理解；

3、利用A/D转换器的原理设计8位逐次渐近型A/D转换器；

4、培养严谨治学的态度，锻炼动手操作能力。

二、设计要求

1、转换精度0.5%；

2、转换速率10"/秒以上；

3、模拟电压输入范围0〜5V；

4、要求采取必要的提高抗干扰能力措施。

三、总体设计思想与原理

1、工作原理

基本原理是从高位到低位逐位试探比较，好像用天平称物体，从重到轻逐级增减舷码进行试探。

逐次渐近法转换过程是：

初始化时将逐次渐近寄存器各位清零；转换开始时,先将逐次渐近寄存器最高位置1，送入D/A转换器，经D/A转换后生成的模拟量送入比较器，称为U0,与送入电压比较器的待转换的模拟量Ui进行比较，若Uo

然后再置逐次渐近寄存器次高位为1,将寄存器中新的数字量送D/A转换器,输出的Uo再与Ui比较，若Uo

重复此过程，直至渐近寄存器最低位。

转换结束后，寄存器中的状态就是所要求的数字量输出。

2、设计的总体原理框图

下图是设讣的逐次渐近型A/D转换器的总体原理框架，主要有顺序脉冲发生器、

逐次渐近寄存器、D/A转换器和电压比较器等儿部分组成。

输出数字杲：

输入模拟电压

逐次渐近型A/D转换器原理框图

3、总电路图（见附图）

四、部分电路的设计

1、顺疗;脉冲发生器

74LS161产生CP节

顺序脉冲发生器的作用是产生比较用的节拍脉冲，由74LS42和拍脉冲。

电路如下图：

5”X8/怡冷饥

74LS42

/?

於2外Ao

CE7

03

3

QqCR

ap

74161

TC

迹p

%

ft

02

D3PE

利用74LS161的汁数功能输出四位二进制数码，然后输入到74LS42的输入端A3~A0,由74LS42

的译码功能产生9个右舶脉冲。

其波形如下图:

74LS161与74LS42组成的顺序脉冲发生器的节拍脉冲

74LS42引脚图及引岀端功能符号如下:

丫4—

1

16

论—

2

15

3

14

Yo

4

74LS42

13

冷—

5

12

y5—

6

11

7

10

伦

8

9

vss

Vdd

Vi

A?

引岀端功能符号

AO〜A3BCD码输入端

VDD正电源

VSS接地

Y0〜Y9译码输出端

74LS161引脚图及功能表:

T出送1◎EJ

-弋丰d

7

CP

CR

PE

P

r

D3

De

Dr

Do

【3QwQ1Qq

0

X

X

X

X

尢

X

片

0000

t

1

0

X

K

A

B

C

D

ABCD

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尢

x

X

X

保捋

X

1

1

0

X

X

A-

f

1

1

1

1

X

X

X

诚

当CP为上升沿时，清零端和预置端为高电平，且把使能端设置为高电平时，此芯片开始计数。

2、逐次渐近寄存器

有JK触发器和D触发器组成寄存器，在节拍脉冲作用下记忆每次比较的结果，并向

D/A转换器提供输入数字量。

JK触发器及其功能：

R为强制置“0”端,S为强制置“1”端。

RS都为ar时,J=0,K=1时,Q=O;J=1,K=O

时,Q=1;J=O,K=0时，Q保持，J=l,K=1时,Q翻转。

D触发器引脚图及其功能:

D

CP

D触发器的输出Q总与输入D相同

3、D/A转换器

D/A转换器的作用是按不同的输入数码，产生一组数值不同的参考电压Uo,送到电压比较器与输入信号Ui进行比较。

此时利用芯片AD7524产生Uoo

AD7524引脚图及其引脚功能如下：

AD7524引脚功能：

0UT1、0UT2电流流出端

匕"〉为供电源可在+5V至15V范用内选择

GND为接地

Vret为基准电源可取正、负，输岀电源极性也相交改变

RF为反馈电阻

%〜D7为数据引入端

运为片选端眾为写入控制端

节拍脉冲CPO的作用下，将JK触发器的状态QH〜QA二10000000,若D/A参考电压U0。

当U0

在节拍脉冲CP1作用下，其下降沿触发器JK触发器，使QG二1,同时CP1使触发器置lo这样在CP1作用后，D/A转换器输出参考电压U0,当U0

就这样一次比较直到CP8,当CP8的上升沿时D触发器输出状态就是所得比较的结果。

从上可以看出逐次渐近型A/D转换完成依次转换所需的节拍脉冲数为（n+l）oN为二进制代码，所以完成一次所需的时间为（n+1）Tcpo

数据分析：

分辨率用来说明A/D转换器对输入信号的分辨能力。

分辨率二匕场x匕愀为输入模拟信号最大值。

分辨率二二=—=0.01953V

2s256

转换误差也反映了A/D转换器所能辨认的最小输入量，因而转换误差与分辨是统一的，提高分辨率可减少转换误差。

丄".005则n\8

2“

分辨率=4=—=0.01953V

2'256

由于tM（n+l）Tcp

若n二8则KT4>（n+l）Tcp

所以

Tcp>1.IX10_5s

fcp<105HZ=l1OKHZ

则fcp<1】OKHZ以上都可以

所以设计选择8位逐次渐近型A/D转换器。

CP为lOOKHZo

五、心得体会

经过将近一周的电子学课程设计，完成逐次渐近A/D转换器的设计。

拿到题LI后，在图书馆和利用网络资源进行查阅和搜索与本设计有关的资料。

在查阅中进一步了解了A/D转换器的知识，对与自己以前仅仅知道A/D有很大的进步。

熟悉了使用AutoCAD绘制电气原理图及其芯片。

山于时间短促对课题要求的采取抗干扰能力描施没能设讣。

在本次设计中利用常见的一些芯片来完成A/D的转换，自我感觉还不够完美。

以后有机会要对这次设计结合以后所掌握的知识面进行补充。

不足之处请各位老师批评、指教！

参考文献

[1]康华光，邹寿彬，秦臻等.电子技术基础数字部分•髙等教育岀版社，2009.

[2汪国强等.现代数字逻辑电路.电子工业出版社.

[3]高吉祥等.数字电子技术学习辅导及习题详解.电子工业出版社.

[4]岳怡等.数字电路与数字电子技术.四北工业大学出版社.