暖通与燃气数值化测量技术2007(8)

5、线性度（Linearity）

线性度又称为非线性误差，它是指转换器的实际转换函数与理想直线的最大偏移。

6、绝对精度（Absolute Accuracy）

在一个转换器中，任何数码所对应的实际模拟电压与理想的电压值之差并非一个常数，把这个差的最大值定义为绝对精度。 7、相对精度（Relative Accuracy）

它与绝对精度相似，所不同的是把这个最大偏差表示为满刻度模拟电压的百分数，或者用二进制分数来表示相对应的数字量。 8、转换速率（Conversion Rate）

ADC的转换速率就是能够重复进行数据转换的速度，即每秒转换的次数。而完成一次A/D转换所需的时间（包括稳定时间），则是转换速率的倒数。

5-3 A/D转换器的工作原理

A/D转换的具体电路在数字电路中已作讨论。选用A/D：根据使用者具体要求，按照转换的速度、精度、价格、尺寸、功能及接口的条件等因素而定。

了解分类和特点。分类：计数型（例如V/F型、双积分型等）和比较型（例如逐次比较型、并行型、串并行型等） 5-3-1 双积分型A/D转换器的工作原理

特点：抑制噪声、速度低

双积分型A/D转换器的电路简单，抗干扰性好，精度高，但转

36

换时间长，速度较慢，常用的双积分A/D转换速度在10～50次/秒之间。

5-3-2 逐次逼近型A/D转换器的工作原理

它们是应用得最多的A/D，转换速度较快、精度高。特点： ① 转换速度较快，在1～100μS以内，分辨率可达18位。 ② 转换时间固定，不随输入信号的变化而变化。 ③ 因为转换速度较快，所以，需要采用采样/保持电路。 ④ 抗干扰能力较差。

这类芯处有：ADC0809、ADC1210、AD7574等。

5-3-3 并行型A/D转换器的工作原理

在高速数据采集领域，例如图像处理、频谱分析等，双积分型和逐次逼近型的转换速度都不能满足要求。

并行型A/D，转换速度最快、元件多、复杂、成本高、精度低。 8位A/D的转换速度可达每秒300MHz次，6位的可达470MHz次。但由于它的结构复杂，无法做到高精度。

模式识别及图象处理中的象素有256个灰度等级就相当满意了，但由于一帧画面有数以万计的象素（如EGA彩显有640×350=22400个象素、VGA彩显有800×600=480000个象素等，而为了适应视觉的要求必须每秒钟处理几十帧画面，如果每秒钟处理30个画面，则相当每秒钟要对6.6MHz个以上的象素进行处理，所以对A/D的转换速度要求极高。

5-3-4 串-并比较型A/D转换器的工作原理

37

串并行A/D由于结构复杂、价格昂贵，精度低，难以适应工业测控系统的要求。串并行A/D大大简化了结构，实现了高速、高精度的A/D转换。目前12位串并A/D，其转换时间小于1μS，大多10位以上的高速A/D都是基于这种原理设计的。 5-3-5 V/F型A/D转换器的工作原理 特点：

①分辨率比较高。

②对工频干扰有一定的抑制能力

③因频信号易于传输，最适合在远距离测量系统中应用。

④最容易实现隔离，因为只要一位光电隔离器即可，这是其它形式的A/D所不具备的。 ⑤速度慢。

5-4 A/D转换器与CPU的接口

引脚功能、接口等（略）。 5-5 面对课题如何选择A/D转换器件 5-5-1 常用A/D转换器简介

A/D转换器按照输出代码的有效位数分为4位、6位、8位、10位、12位、14位、16位和BCD码输出的3位半、4位半、5位半等多种。

按照转换速度可分为：超高速（转换时间≤1nS）、高速（转换时间≤1μS）、中速（转换时间≤1mS）、低速（转换时间≤1S）等。 5-5-2 A/D转换器的选择要点及应用设计的几点实用技术

38

1、A/D转换器的选择要点

① 如何确定A/D转换器的位数 ② 如何确定A/D转换器的转换速率 ③ 如何确定是否要加采样保持器 ④ 工作电压和基准电压

⑤ 正确选用A/D转换器的有关量程的引脚

2、A/D转换器应用设计的几点实用技术

① A/D转换器与MCS-51单片机接口逻辑设计要点 ② A/D转换器的可控硅现象及其防护措施 ③影响A/D转换器技术指标的主要因素 [1]工作电源电压不稳定； [2]外接时钟频率不适合； [3]环境温度不适合；

[4]与其它器件的电特性不匹配，如负载过重等； [5]外界有强干扰； [6]印刷电路板布线不合理。 思考题：

1、A/D转换器的主要性能指标有哪些？

2、简述双积分型A/D、逐次逼近型A/D的主要特点。3、并行型A/D主要用在哪些领域？

4、A/D按照输出代码、转换速度可分为哪几种？ 5、简述A/D转换器的选择要点。

39

6、影响A/D转换器技术指标的主要因素有哪些？

40