AD转换电路在线视频

今天我们介绍

A/D 转换电路

本节的学习目标为

1. 能够理解 A/D 转换的步骤

2. 能够分析 A/D 转换的工作原理

在测控系统中

传感器输出的信号通常是模拟信号

而主控单元能够识别的信号

只能是 0、1 这样的数字信号

中间必须通过一个翻译

才能进行沟通

而这个翻译就是 A/D 转换电路

A/D 转换电路的功能

是将模拟电压成正比的

转换成对应的数字量

A/D 转换一般要包括采样、保持

量化及编码四个过程

时间和量值上均连续的信号为模拟信号

我们要将其转换成时间和量值

都离散的信号即数字信号

采样保持首先将模拟信号转换成

时间上离散的信号

量化是把模拟信号从量值上进行离散化

最后经过编码

将模拟信号数字化

A/D 转换电路形式有四种

包括并行比较型

逐次逼近型

双积分型和 ∑-∆ 型

篇幅关系

我们重点介绍并行比较型

和逐次逼近型两种

如图所示

为一个三位的并行比较式

A/D 转换电路

主要由比较器和逻辑电路组成

电阻串联分压形成等比例升高的比较电压

作为比较器的参考电压

输入信号

同时作用到所有比较器的另一端

与参考电压并行比较

比较后的结果在由逻辑电路转换成

二进制的编码

即为数字量

假设输入信号为参考电压的 1/30

经比较小于参考信号 1/15

七个比较器均输出为 0

编码后为 000

当输入信号为参考信号的 2/15

经比较，大于比较器

C07 的参考电压

七个比较器输出为 0000001

编码后为 001

当输入信号为参考电压的 4/15

七个比较器输出为 0000011

编码后为 010

我们可以得出编码器的真值表

需要说明的是

每次的输入信号经过并行比较 1 次

即可得到数字信号

从转换过程我们可以看出，并行比较型

A/D 转换的特点

它有三个特点

1. 转换速度快

2. 电路结构复杂、成本高

3. 分辨率比较低

我们再来分析一下逐次逼近型 A/D

转换电路的工作原理

其工作过程类似于天平称重物

称量过程中

会将砝码从大到小逐次的放到托盘上

和重物比较，大于重物的舍弃

小于重物的留下

直到最小的砝码比较完成，即为重物重量

这是逐次逼进型电路原理

移位计算器会依此将代表砝码的

数字量通过 D/A

转换成模拟量与输入值 VI 进行比较

如果小于输入量 VI

则此数字量保留

然后再累加上下一个数字量

转换成模拟量后

再于输入 VI 比较，如果大于 VI

则最新累加的数字量舍弃

这样，经过逐次比较，累加后的数字量

经过 D/A 转换后

将最接近输入 VI

这就是逐次逼近型的由来

假设输入信号为 6.84V

D/A 的参考电压为 10V

A/D 的位数为8位

最大数字量为 10000000

第一次将用它来比较经过

D/A 转换后为 5V

小于 6.84V

则此数字量保留

再将数字量 01000000 累加后

D/A 转化为 7.5V

大于 6.84V

则此数字量舍弃

这样经过八次比较

D/A 转换的结果为 8.835937

最逼近测量值 6.84

其实数字量结果如图中所示

我们总结一下

逐次逼近型 A/D 转换的特点

从转化过程看出

一个输入量就需要八次比较才出结果

转换速度比较慢

从转换结果来看

分辨率比较高

最后我看一下 A/D

转换的两个主要指标

转换精度和转换时间

A/D 转换精度通常由分辨率

和量化误差来表示

分辨率是 A/D 转换器所能分辨模拟信号

输入量的最小变化量

量化误差是指量化结果和

被量化模拟量的差值

该误差最大

可达到量化等级的一半

转换时间是指 A/D 转换从

转换控制信号到来开始

到输出端得到稳定的数字信号

所经过的时间

最后我们总结一下这节课的内容

我们主要学习了 A/D 转换的步骤

两种 A/D 转换形式的工作原理

以及 A/D 转换的

两个主要性能指标

本节就讲到这里

再见