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
下图是设计的逐次渐近型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几部分组成。
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、顺序脉冲发生器
顺序脉冲发生器的作用是产生比较用的节拍脉冲,由74LS42和74LS161产生CP节拍脉冲。
电路如下图:
利用74LS161的计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个节拍脉冲。
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引脚图及引出端功能符号如下:
引出端功能符号
A0~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:
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“1”时,J=0,K=1时,Q=0;J=1,K=0时,Q=1;J=0,K=0时,Q保持,J=1,K=1时,Q翻转。
D触发器引脚图及其功能:
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Uo。
AD7524引脚图及其引脚功能如下:
AD7524引脚功能:
OUT1、OUT2电流流出端
为供电源可在+5V至15V范围内选择
GND为接地
为基准电源可取正、负,输出电源极性也相交改变
RF为反馈电阻
~
为数据引入端
为片选端
为写入控制端
节拍脉冲CP0的作用下,将JK触发器的状态QH~QA=10000000,若D/A参考电压U0。
当U0<UI时,比较器输出为1,反之为0,这样各级触发器的J=1,K=0。
在节拍脉冲CP1作用下,其下降沿触发器JK触发器,使QG=1,同时CP1使触发器置1。
这样在CP1作用后,D/A转换器输出参考电压U0,当U0<UI,比较器输出为1,反之为0。
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+1)。
N为二进制代码,所以完成一次所需的时间为(n+1)Tcp。
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=
为输入模拟信号最大值。
分辨率=
V
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。
0.005则n
8
分辨率=
V
由于t≥(n+1)Tcp
若n=8则
>(n+1)
所以
1.1×
s
HZ=110KHZ
则
110KHZ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100KHZ。
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。
拿到题目后,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。
由于时间短促对课题要求的采取抗干扰能力措施没能设计。
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.高等教育出版社,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.西北工业大学出版社.