A D转换电路

• 所谓采样就是将随时间连续变 化的模拟信号大小（振幅）， 按一定的时间间隔采集样值， 形成在时间上不连续的脉冲序 列，这一操作叫做采样。图7-2 是采样过程示意图。
• 从图中可以看出，在tA时刻， 模拟信号在图中的A点的幅度是 5，采样的作用就是在tA时刻测 出信号幅度为5。同样的道理， 在tB时刻得到的采样值是模拟 量的7。每一个采样点，都可以 得到一个与该时刻信号振幅对 应的样本，这一对应的信号幅 度值叫做采样值，通过采样， 经将在时间上连续变化的模拟 信号变成了一列的样本值。
3，量化和编码
• 量化就是通过四舍五入的方法将采样后的模拟信号转换 为数字信号的过程。如前所述，对模拟信号采样后的信 号是一种阶梯信号，它虽然在时间轴上已经离散，但这 种阶梯信号幅值仍然是连续的，若对这种信号用二进制 数码精确表示，需要无穷多位的二进制编码，所以要采 用四舍五入的方法将每一个采样值归并到某一个临近的 整数，这样就可以用一定字长的二进制码来表示，这种 取有限个数值近似地表示某一连续变化信号的过程称为 量化。
,2，转换时间
• 转换时间是指A/D转换器从转换控制信号 到来开始，到输出端得到稳定的数字信号 所经过的时间。A/D转换器的转换时间与 转换电路的类型有关，不同类型的转换器 转换速度相差甚远。逐次比较型A/D转换 器转换时间在10μs~50μs以内，双积分 A/D转换器的转换时间大都在几十毫秒至 几百毫秒之间。
与
时钟、数据保持良好的相应关系。
引
导
• AD9883内含有PLL时钟锁相环电路，具有可编成增益、 偏置和钳位控制功能；PLL锁相环能够根据输入的 HSYNC同步信号和COAST信号产生ADC取样时钟和像 素时钟信号，时钟频率范围为12MHz~11MHz。在 HYNC行同步信号未出现时，COAST信号可维持时钟的 输出。PLL时钟产生电路框图如图7-7所示。
,3，转换误差
• 转换误差通常是以输出误差的最大值形式 给出。它表示A/D转换器实际输出的数字 量和理论上的输出数字量之间的差别，常 用最低有效位的倍数表示。
第二节 液晶彩显常用A/D转换芯片介绍
• 下面以液晶彩显较为常用的A/D转换芯片 AD9883、AD9884、TDA8752为例，介绍 A/D转换电路的内部组成和引脚功能。需要 说明的是，现在很多机型已不再采用独立 的A/D芯片，也就是说，A/D转换电路已被 集成在Scaler电路中，其内部组成和工作原 理是完全一致的。
输出缓冲放大器A2组成。
• 输入缓冲放大器用来将输入信号源与取样保持电 路之间进行隔离，以防止输入信号源为采样保持 电路正常工作的影响。输入缓冲放大器的输出信 号加到取样开关的输入端。
• 模拟开关就是采样开关，当该开关接通时将输入 信号加到保持电容上，由于采样开关的速度很快， 即接通后立即断开，这样在开关接通时刻的输入 信号幅度大小就是该时刻电容C上的充电电压大 小，也就是该时刻对输入模拟信号的采样值。采 样开关受一个专门脉冲开关控制信号的控制，在 开关脉冲出现时模拟开关接通；在开关脉冲消失 时，模拟开关断开；该开关断开后，等待下一次 的脉冲开关信号的出现，进行第二次采样。模拟 开关每秒钟接通的次数就是采样频率，接通的时 间就是采样时间。如音乐信号采样频率为 44.1kHz，采样时间一般小于25μs。
A/D转换芯片TDA8752
• TDA8752是Philps公司推出的三通道并行A/D转换电路， 可直接对模拟R、G、B信号进行8位量化；片内集成 I2C和3_Wire控制单元，可方便地通过总线配置芯片工 作方式参数；片内的PLL单元对输入范围在（15~280） kHz的行频或外部时钟进行锁相环控制，产生高速AD 转换时钟，其zhognde倍频参数通过I2C和3_Wire调解； 输入的模拟信号峰峰值适应从0.4V~1V，通过编程变 为全量程量化的数字信号；TDA8752设有OE端控制端， OE无效数据线呈高阻，与下级数据总线隔离；片内还 有自动增益、钳位调解环节，可方便地通过串行接口 进行配置，对图像数据做一定的处理。
• 由于量化过程中的四舍五入，采样值经量化后将是一个 确定的值，将这一确定值变换成码列的操作过程叫做编 码。编码工作由称之为编码器的电路来完成。
• 为进一步说明 这种四舍五入 法，这里用3位 （3bit）的二进 制数码进行量 化和编码的过 程来说明，如 图7-5所示。
• 图中输入信号是 一个模拟信号， 采样点为A~L，幅 值范围为0~7。采 样值、量化和编
1，分辨率
• A/D转换器的分辨率是指对输入模拟信号的分辨 率能力，从理论上讲，n位输出的A/D转换器能 区分2n个不同等级的输入模拟电压。在最大输 入电压一定时，输出位数愈多，分辨率愈高。 例如A/D转换器输出为12位二进制数，输入信号 最大值为10V，那么这个转换器应能区分出输入 信号的最小电压（分辨率）为 1/212×10V=2.44mV。
• 引脚功能如表7-2所列。
• 技术资料 • 表7-2 A/D转换芯片AD9883引脚功能
• 略。。。。。。。。。。。。。
• AD9883采用3.3V电源和1.25V参考电压，具有电源管理功
能，在显示器处于节能状态时，可使AD9883工作在省电状 态，电源管理功能由I2C总线（SDA、SCL）进行控制。
• 采样保持电路用于对模拟 信号采集样本值，图7-3是 采样保持原理电路图。电 路中，输入信号ui是模拟 信号，其输出信号时一种 阶梯信号，注意它还不是 数字信号，只有对这种阶 梯信号经量化处理后才成 为数字信号。
2，采样保持电路
• 由图可见，采样保持电路 主要由输入缓冲放大器A1、 模拟开关S、保持电容C和
• 从图中可看出，模拟信号经过采 样保持电路处理后变成了一种阶 梯信号，该阶梯信号在时间轴上 仍然是连续的，所以它还是一种 模拟信号而不是数字信号，这一 阶梯信号要经量化编码处理后才 能变成数字信号。
关注与重点
• 从采样保持电路输出信号波形可以看出，采样频 率愈高，采样保持输出信号的波形与原模拟信号 愈相近，在恢复原信号时失真就愈小。但是，采 样频率高会增加对信号处理器件和电路提出的要 求更高，必然要增加成本。根据采样定理，对于 各种模拟信号的采样频率至少应该大于模拟信号 频率的两倍。如果液晶彩显输入信号分辨率过高， 或者将刷新率设置得过高，都会可能使输入信号 的频率高于模/数变换器的正常工作频率，造成图 像恶化，甚至使液晶彩显黑屏。
• 技术资料 • 表7-3 A/D转换芯片AD9884引出脚功能 • 略。。。。。。。。。。。。。
AD9884的内部框图如图7-8所示。
•
• AD9884是一个完全8位140MSPS集成电路，能够从计算 机和工作站获取RGB图形信号，并将其转换为8位数字信 号，其140MSPS（140MSPS的含义是每秒钟140兆次取 样）的编码能力和500Hz全功率的模拟带宽支持 1280×1024分辨率和75Hz的刷新率，精确获得并数字化
1，采样
• 对一个模拟信号的采样时不断进行的，相 邻两个采样点的时间间隔是相同的。采样 点选取应有一定规律，每隔一段时间就进 行一次采样，单位频率的模拟信号的采样 次数称为采样频率。采样频率的选择要科 学，采样定理可以解决这一问题。该定理 是，如果将随时间变化的信号波形用该信 号所含最高频率信号的2倍的频率进行采样， 就可以通过称为插补的方法，正确地将原 取样值还原成原来的信号波形。所谓插补， 它是采样的反过程，就是将一列样本值之 间的空隙补上，使之恢复原来的波形特征。
第一节 A/D（数/模）转换电路基本知识
一，A/D转换过程
• A/D转换的作用是将时间 连续、幅值也连续的模拟 量转换为时间离散、幅值 也离散的数字信号，因此， A/D转换一般要经过采样、 保持、量化及编码4个过 程。在实际电路中，这些 过程有的是合并进行的， 例如，取样和保持，量化 和编码往往都是在转换过 程中同时实现的。A/D转 换的过程如图7-1所示。
A/D转换电路
教学重点：模数转换结构图 教学难点：量化过程 教学方法：先回顾四舍五入数学法 导入方法：什么是ADC电路，他的作用是什 么？ 要求学生掌握：模数转换结构图，四舍五入 ADC转换器的工作原理，
本章导读
• 液晶彩显A/D（数/模）转换电路的作用是将模拟 VGA输入接口输出的模拟信号转换为R、G、B数 字信号，送Scaler（图像缩放）电路进行处理。 在早期的液晶彩显中，A/D转换电路大多采用独 立的芯片，如常用的AD9883、AD9884等，随着 集成电路集成度的提高，现在生产的液晶彩显， 大都将A/D转换电路集成到Scaler芯片中，也就是 说，在液晶彩显的主板中，已很少见到A/D转换 芯片。无论A/D转换电路采用独立芯片，还是被 其他电路集成，只要液晶彩显采用VGA模拟接口， 就必须设置A/D转换电路。为便于读者对A/D转换 电路有一个比较清楚的认识，本章从A/D转换电 路的组成入手，较为系统地介绍了A/D转换电路 的转换过程。
• 保持电路由保持电容和输出缓冲 放大器构成。为便于量化处理， 模拟开关采集到的样本电平值送 到保持电容，通过保持电容保持 采样得到的电平值，这一电平经 输出缓冲放大器放大后输出。当 下一个采样值送到保持电容上， 保持电容和输出缓冲放大器又保 持和输出最新的采样电平值。采 样保持电路的输出信号波形如图 7-4所示。
• 上面介绍的是采用3位二进制数码，它只能对输入 信号分成23=8，即只能有8个整数量化值，若采 用8位的二进制数码来进行编码就能达到28=256 个整数值。显然，当采用的编码愈多，量化值与 采样值之间的误差就愈小。
A/D（数/模）转换电路基本知识
二，A/D转换器的技术指标
• A/D转换器的主要技术指标有分辨率、转换 速度、转换误差等。选择A/D转换器时，除 考虑这几项技术指标外，还应注意满足其 输入电压的范围、输出数字的编码、工作 温度范围和电压稳定度等方面的要求。
每一个像素。为了将系统消耗和能源浪费降至最低，