第四章模数转换器

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第四章 模/数转换器

课程： 课程：数据采集和处理系统 教材：数据采集与处理技术 教材：

2011-10-17

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第四章 模/数转换器 1. AD转换器的分类 转换器的分类 2. AD转换器的主要技术指标 转换器的主要技术指标 3. 逐次逼近式 转换器 逐次逼近式AD转换器 4. 单片集成 转换器 单片集成AD转换器 5. 如何选择使用 转换器 如何选择使用AD转换器 6. AD转换器与微机接口 转换器与微机接口

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AD转换器的分类 转换器的分类

按速度分： 、中、低 速度分 高 按精度分： 、中、低 精度分 高 分类 按位数分： 、10、12、14、16 位数分 8、 、 、 、 按工作原理分 工作原理分

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AD转换器的分类 转换器的分类直接比较型—— 模拟信号直接参考电 直接比较型 压比较，得到数字量。 压比较，得到数字量。 按工作 原理分 有逐次比较、连续比较 有逐次比较、连续比较··· 优点： 瞬时比较，转换速度快。 优点： 瞬时比较，转换速度快。 缺点： 抗干扰能力差。 缺点： 抗干扰能力差。 间接比较型—— 模拟信号与参考电压先 间接比较型 转换为中间物理量， 转换为中间物理量，再 进行比较。 进行比较。 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。 优点： 平均值比较，抗干扰能力强。 缺点： 转换速度慢。 缺点： 转换速度慢。

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第四章 模/数转换器 1. AD转换器的分类 转换器的分类 2. AD转换器的主要技术指标 转换器的主要技术指标 3. 逐次逼近式 转换器 逐次逼近式AD转换器 4. 单片集成 转换器 单片集成AD转换器 5. 如何选择使用 转换器 如何选择使用AD转换器 6. AD转换器与微机接口 转换器与微机接口

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AD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—— A/D转换器所能分辨模拟输入信号 分辨率 / 转换器所能分辨模拟输入信号 的最小变化量。 的最小变化量。 A/D转换器的位数为 转换器的位数为n, 设A/D转换器的位数为n,满量程电压为 FSR,则分辨率定义为： ,则分辨率定义为：

FSR 分辨率 = n 2量化单位就是A/ 转换器的分辨率 转换器的分辨率。 量化单位就是 /D转换器的分辨率。

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AD转换器的主要技术指标 转换器的主要技术指标

相对分辨率定义为 相对分辨率定义为

分辨率 1 相对分辨率 = ×100% = n ×100% FSR 2由上述两个公式可得出A/ 转换器分辨率与位数之 由上述两个公式可得出 /D转换器分辨率与位数之 间的关系如下表所示。 间的关系如下表所示。

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AD转换器的主要技术指标 转换器的主要技术指标A/D转换器分辨率与位数之间的关系 满量程电压为 / 转换器分辨率与位数之间的关系

满量程电压为10V) 转换器分辨率与位数之间的关系(满量程电压为 位数 8 10 12 14 16 级数 256 1024 4096 16384 65536 相对分辨率 (1LSB) ) 0.391% 0.0977% 0.0244% 0.0061% 0.0015% 分辨率( 分辨率(1LSB) ) 39.1mV 9.77mV 2.44mV 0.61mV 0.15mV

由此可见， / 转换器分辨率的高低取决于位数的多 由此可见，A/D转换器分辨率的高低取决于位数的多 因此，目前一般用位数n来间接表示分辨率 来间接表示分辨率。 少。因此，目前一般用位数 来间接表示分辨率。

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AD转换器的主要技术指标 转换器的主要技术指标 2、量程 、转换器能转换模拟信号的电压范围。 / 转换器能转换模拟信号的电压范围 量程—— A/D转换器能转换模拟信号的电压范围。 量程

3、精度 、精度可分为绝对精度和相对精度

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AD转换器的主要技术指标 转换器的主要技术指标绝对精度—— 对应于输出数码的实际模拟输入电压与 ① 绝对精度 理想模拟输入电压之差。 理想模拟输入电压之差。 存在问题： / 转换时 在 转换时， 存在问题： A/D转换时，量化带内的任意模拟输入 电压都能产生同一输出数码。 电压都能产生同一输出数码。 相对精度—— 绝对精度与满量程电压值之比的百分数。 绝对精度与满量程电压值之比的百分数。 ② 相对精度

绝对精度 相对精度 = × 100% FSR

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AD转换器的主要技术指标 转换器的主要技术指标

注意： 注意：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际值的准确度； ① 精度是指转换后所得结果相对于实际值的准确度； 分辨率是指转换器所能分辨的模拟信号的最小变化值。 ② 分辨率是指转换器所能分辨的模拟信号的最小变化值。

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AD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—— 按照规定的精度将模拟信号转换 转换时间 为数字信号并输出所需要的时间。 为数字信号并输出所需要的时间。 转换速率—— 每秒钟转换的次数。 转换速率 每秒钟转换的次数。

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AD转换器的主要技术指标 转换器的主要技术指标转换时间与转换精度、 转换时间与转换精度、信号频率的关系 针对瞬时值响应的 / 转换器 转换器， 针对瞬时值响应的A/D转换器，转换时间取决 瞬时值响应的 于所要求的转换精度和被转换信号的频率。 于所要求的转换精度和被转换信号的频率。 而对于平均值响应的转换器，由于被转换的模拟 而对于平均值响应的转换器， 平均值响应的转换器 量为直流电压，而干扰是交变的， 量为直流电压，而干扰是交变的，因此转换时间越 其抑制干扰的能力就越强。 长，其抑制干扰的能力就越强。 换言之： 换言

之：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。 的情况下提高转换精度的。

转换时间和转换速率

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AD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—— 使最低有效位成“ 1 ”状时， 使最低有效位成“ 状时 状时， 偏移误差 实际输入电压与理论输入电 压之差。 压之差。

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AD转换器的主要技术指标 转换器的主要技术指标输 出 数 码 理想曲线111 110 101 100 011 010 001

实际曲线

该误差主要 是失调电压及温 漂造成的。 漂造成的。

偏移误差 误 差

Ui

(a)偏移

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 通过外电路予以 抵消。 抵消。

Ui

(b)

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AD转换器的主要技术指标 转换器的主要技术指标 6、增益误差增益误差—— 满量程输出数码时，实 …… 此处隐藏：1562字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……