信号转换 电路
信号转换电路
• CMOS开关电路
uGP
+E
ui
-E
uo
uGN a)
Ron Ron(P)
Ron(N)
Ron(C)
O
o
uiui
b)
集成模拟开关
• CMOS开关电路
u 1 1
uc DcG1
ui
V4 + E
V5
V3
V4
V2
V3
+
E
uo
1
V1
DG1D2 2
--E
图 6-6 含辅助电路的 CMOS 开关电路
多路模拟开关
对采样保持电路的主要要求： 精度和速度
为提高实际电路的精度和速度，可从元件和 电路两方面着手解决。
元件性能的影响和要求
• 输入输出缓冲器
特别需注意的参数：
∞
输入偏置电流以及带 宽，上升速率和最大
∞
-
S
+
-
+
+ N2
uo
输出电流等性能参数。 ui
+ N1
C
Uc
元件性能的影响和要求
• 模拟开关
模拟开关是一种在数字信号控制下将模拟信号接通 或断开的元件或电路。该开关由开关元件和控制（驱 动）电路两部分组成。
b) Ron1
R1
C1
∞ -
+ + N2
C
uo uo
精度提高的方法（电路）
（2）电容校正方法的矛盾
精度 《》 速度
Ron2
C1
∞
∞
-
-
Ron
+
+
uo
+ N2
mic差分转单端电路
mic差分转单端电路
将MIC（麦克风）的差分信号转换为单端电路通常需要使用差
分放大器和一些额外的电路。
差分信号是由两个相互对立的信号组
成的，而单端信号只包含一个信号。
首先，我们需要使用差分放大器来放大MIC的差分信号。
差分
放大器可以将两个输入信号进行放大，并且可以抑制共模噪声。
一
般来说，差分放大器的输出会是一个差分信号。
接下来，我们需要使用一个转换电路来将差分信号转换为单端
信号。
这可以通过使用差分到单端转换器来实现。
这个转换器可以
将差分信号的两个输出进行适当的处理，以得到一个单端输出信号。
另外，为了确保信号质量，我们可能需要添加一些滤波器和隔
离器来处理信号。
滤波器可以去除一些不需要的频率成分，而隔离
器可以帮助我们隔离一些干扰信号。
在设计和实现这样的电路时，需要考虑到MIC的工作特性、信
号的频率范围、电路的输入和输出阻抗匹配等因素。
另外，还需要
考虑到电路的稳定性、噪声抑制能力和功耗等方面的问题。
总的来说，将MIC的差分信号转换为单端电路需要使用差分放
大器和转换电路，并可能需要添加一些滤波器和隔离器来处理信号。
在设计和实现这样的电路时，需要考虑到多个因素，以确保电路的
性能和稳定性。
运放单端转差分电路
运放单端转差分电路
单端转差分电路是一种将单端输入信号转换为差分输出信号的电路。
它由一个运放和几个电阻组成。
以下是一个常见的单端转差分电路的示意图：
R1 R3
VIN ----/\/\-------|-------- VOUT1
|
A
|
R2
|
|
VOUT2
其中，VIN是输入信号，VOUT1和VOUT2是差分输出信号，A是运放。
这种电路的原理是，输入信号通过电阻R1连接到运放的非反馈输入端，同时也通过电阻R3连接到运放的反馈输入端。
电阻R2连接到运放的反馈输入端，形成反馈网络。
当输入信号为VIN时，通过电阻R1和R3的电流将会在电阻R2上产生两个不同的电压，分别是VOUT1和VOUT2。
由于运放的差分放大特性，差分输出信号可被放大，并且输出信号的共模幅度较小，抵抗了电磁干扰。
需要注意的是，单端转差分电路中的电阻值需要选择得合适，以确保输出信号的放大倍数、带宽和共模抑制比满足要求。
ttl转can电路
ttl转can电路（原创版）目录1.TTL 和 CAN 电路的概念2.TTL 转 CAN 电路的作用和需求3.TTL 转 CAN 电路的设计和实现4.TTL 转 CAN 电路的应用场景5.TTL 转 CAN 电路的优缺点正文1.TTL 和 CAN 电路的概念TTL（Transistor-Transistor Logic，晶体管 - 晶体管逻辑）是一种数字电子电路，常用于构建数字计算机和其他数字电子设备。
TTL 电路中的逻辑门和触发器都是由晶体管构成的，因此得名。
CAN（Controller Area Network，控制器局域网）是一种串行通信总线，主要用于汽车电子设备和工业自动化领域。
CAN 总线具有多主控制器、高噪声抗干扰性和高传输速率等特点。
2.TTL 转 CAN 电路的作用和需求TTL 转 CAN 电路是一种将 TTL 信号转换为 CAN 总线信号的电路，主要应用于以下场景：（1）数据采集系统：当需要将 TTL 信号传输到 CAN 总线上时，如传感器输出的信号。
（2）工业自动化设备：在工业自动化设备中，通常需要将不同类型的信号进行转换和集成，TTL 转 CAN 电路可实现这一功能。
（3）汽车电子设备：汽车电子设备中，CAN 总线是常用的通信方式，TTL 转 CAN 电路可实现各种传感器和执行器的信号传输。
3.TTL 转 CAN 电路的设计和实现TTL 转 CAN 电路的设计主要包括以下几个部分：（1）信号转换：将 TTL 信号转换为 CAN 总线信号，需要设计一个信号转换器，实现电平转换和信号整形等功能。
（2）CAN 控制器：CAN 控制器负责处理 CAN 总线上的信号，如发送、接收和错误检测等。
常见的 CAN 控制器有 MCP2515、PCA8201 等。
（3）滤波器：由于 CAN 总线通信距离较长，信号可能受到噪声干扰，因此需要设计滤波器来滤除噪声。
（4）电源管理：为保证电路的稳定性，需要设计合适的电源管理电路。
信号转换电路
传感检测技术基础信号转换电路信号转换电路模/数转换器A／D转换可分为直接法和间接法。
直接法是把电压直接转换为数字量，如逐次比较型的A／D转换器。
间接法是把电压先转换成某一中间量，再把中间量转换成数字量。
(1)逐次比较型模/数转换器逐次比较型A／D转换就是将输入模拟信号与不同的参考电压做多次比较，使转换所得的数字量在数值上逐次逼近输入模拟量的对应值.模模//数与数数与数//模转换器模转换器逐次比较型A／D转换器简化框图如图10.20所示它由D／A转换、数码设定、电压比较和控制电路组成图10.20逐次比较型A/D转换框图（2）双积分型模/数转换电路双积分型A／D转换电路如图10.21所示,当t=T2时，U0(t)=0,如图（b）所示.图10.21双积分型A/D转换器原理图转换过程分两步，首先接通S1，对输入电压(-Ui)积分，积分电路输出电压为:(10.21)然后在T1时，开关切换到S2位置，对基准参考电压Ur反向积分，积分电路输出电压为：（10.22）当t=T2时，U0(t)=0，如图10.21（b），此时得：(10.23)设时钟脉冲频率为,当t=T1时,则时间T1为：此时开始对标准参考电压Ur反向积分，时间间隔T=T1－T2，计数值为N，则，所以：数/模转换器数/模（D/A）转换器是通过电阻网络，把数字按其数码权值转换成模拟量的输出.D/A转换器有两种类型:权电阻网络和T形电阻网络(1)权电阻数/模转换器图10.22是4位二进制权电阻D／A转换器原理图由上图可得：（10.24）（10.25）在上述电路中，权电阻分别为R、2R、4R、…、。
若数字量多于四位，可通过增加模拟开关和权电阻来增加其位数。
(2)T形电阻数/模转换器T形电阻D/A转换器原理如图10.23所示,该电路电阻形状成T形，故称T形网络.图10.23T型电阻D/A转换器由图10.23可知,根据叠加原理，运算放大器总输入的等效电压是各支路等效电压之和，即:(10.26)若取RF＝3R，运算放大器的输入端电流为:(10.27)运算放大器的输出电压V0为:(10.28)电压/频率转换器(1)转换原理V/F转换器原理如图10.24所示电压电压//频率与频率频率与频率//电压转换器电压转换器图10.24V/F转换电路示意图1)当输入电压Ux>Uc时，放大器A输出为“1”状态，此时将单稳触发器置“1”，触发器驱动开关S 接通恒流源，使I0对电容CL充电;2)Uc上升，在Uc=Ux+△U时，电压比较器A输出为“0”状态，单稳触发器置“0”，使开关S断开，I0停止对电容CL充电;3)电容CL通过电阻RL放电，Uc下降。
电工与电子技术基础第11章 振荡与信号转换电路
高低阈值电压分别为：+UZR2 和
R1 + R2
-U ZR2 R1 + R2
⒉
振荡周期： T =2Rf C ln (1+
2R2 R1
)
⒊ 矩形波发生器
改变电容C充放电时间常数， 可使方波变为矩形波。
高电平时间ton与周期T的比值
称为占空比，
用q表示：q=
ton T
图11-18
图11-17
11.2.2 由门电路组成的多谐振荡器
解：D=10100000B=160，28=100000000B=256
【例11-9】已知UREF=5V，模拟电压UA=3V， 试求其相应的10位数字电压D。
解：
11.3.2 数模转换电路
⒈ 主要技术指标
⑴ 分辨率
定义： D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压之比。 计算公式：1/(2n-1) 例如，对于一个8位D/A转换器，其分辨率为：
tW1 =(R1+R2)C ln2 tW2 =R2C ln2
11.3 数模转换和模数转换电路
11.3.1 数模转换和模数转换基本概念
⒈ 定义
⑴ 数模转换：将数字信号转换为相应的模拟信号称为数模转换 ⑵ 模数转换：将模拟信号转换为相应的数字信号称为模数转换
⒉ 数字信号与相应模拟信号之间的量化关系
【例11-8】已知UREF=10V，8位数字量D=10100000B， 试求其相应模拟电压UA。
11.1.1 正弦振荡基本概念
⒈ 自激振荡的条件 : AF =1
又可分解为振幅平衡条件和相位平衡条件。
振幅平衡条件： | AF |=1
相位平衡条件：φa +φf =2nπ（n=0，1，2，3，…）
第八章 信号变换电路
U o 2.09RL RtC t f i / Rs
D/A转换器工作原理
A R 2R 2R B 2R R C 2R R D 2R Rf 2R
S0
S1
S2
S3
Uo
UR
R2
iO
250C
1500C
iO=4mA iO=20mA
0.01F
铂电阻在00C时电阻为100，2660C时电阻为200 ，则 铂电阻的灵敏度为：R/ T=(200-100)/266 输入电压为eiN= 1mA· (150-25)R/ T=47mV
第三节 电流—电压变换
电流信号经过长距离传送到目的地后，往往需要在转 换成电压信号。下面介绍几种常用的转换电路：
＋15V
UIN
RL I0
U1＝UIN
T
U1
R1
U 1 U IN Io R1 R1
(2) 4～20mA V/I变换电路
＋15V
UIN
R1 R6 R2
R7
T1 T2 IE R3 I0 RL
R4
Ub R5
由于R4、R5>>R3+RL，可认为I0＝IE
U U IN IR R5 0 L R1 R1 R5 R1 R5
U i U c1 U c 2 R RL RL
同时可近似认为在半个周期内，电容两端电压 几乎不变，有Uc1=Uc2，代入上式得： c U i R L U
U o1 RL Ui R 2R L
Uo2 RL Ui R 2R L
R 2R L
调制器的构成是用一电子开关代替前面原理 图中的K。 调制器中的电子开关主要有三极管和场效应 管，构成的调制器原理图如下：
信号转换与处理电路
第三章：信号转换与处理电路
电磁耦合隔离放大器
变压器耦合隔离放大器本身构 成一个电磁辐射源。如果周围 其它的电路对电磁辐射敏感， 就应设法予以屏蔽。例如３６ ５６的振荡频率为７５０ｋＨ ｚ，ＢＢ公司根据它的封装专 门为它设计了屏蔽罩
第三章：信号转换与处理电路
隔离放大器的应用场合：
普通的差动放大器和测量放大器，虽然也能抑制共模干扰，但却 不允许共模电压高于放大器的电源电压。而隔离放大器不仅有很 强的共模抑制能力，而且还能承受上千伏的高共模电压。因此， 隔离放大器一般用于信号回路具有很高的共模电压的场合。
器的等效输入阻抗Rin
第三章：信号转换与处理电路
2) 同相比例放大器 同相比例放大器电路图如图所示：
Rr
输入阻抗
Ri
输出阻抗
Ro 0
同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻 抗很低的特点，广泛用于前置放大级。
第三章：信号转换与处理电路
3) 差动比例放大器
Af
2R2 R1
1
R2 RP
由于差动放大器具有双端输入单端输出、共模抑制比较高的 特点，通常用作传感放大器或测量仪器的前端放大器。
在隔离放大器中，信号的耦合方式主要有 两种：一种是通过光电耦合，称为光电耦 合隔离放大器(如美国 B-B 公司生产的 ISO100 )；另一种是通过电磁耦合，即经过 变压器传递信号，称为变压器耦合隔离放 大器(如美国 AD 公司生产的 AD277 )。
图26 隔离放大器的 组成和符号
第三章：信号转换与处理电路
第三章：信号转换与处理电路
改进电路：
输入阻抗
Rin
Vi Ii
Rr R R Rr
上式表明：只要R稍大于Rr，就能获 得很高的输入阻抗，可高达100M。 但R绝对不能小于Rr，否则输入阻抗为 负，会产生严重自激。
0~20ma转0~10v 并联电阻
0~20ma转0~10v 并联电阻0~20mA转0~10V并联电阻是一种常见的信号转换电路，用于将4-20mA的电流信号转换为2-10V的电压信号。
在工业自动化控制系统中，电流信号更容易传输和抗干扰能力更强，而电压信号更易处理和解算。
因此，0~20mA转0~10V并联电阻常用于工业领域的信号转换。
在了解电路原理之前，我们先了解一下什么是并联电阻。
并联电阻是指将多个电阻器按照平行的方式连接在一起，电流可同时通过每个电阻器，且各个电阻器间的电压相等。
通过合理选择电阻值和数量，可以实现对电流和电压的精确控制。
0~20mA转0~10V并联电阻的核心原理是利用欧姆定律和电流分配定律。
其中欧姆定律指出电流和电压成正比，电流分配定律指出并联电路中，各个分支的电流与电阻值成反比。
根据这两个定律，我们可以通过设置合适的电阻值，实现电流信号到电压信号的转换。
0~20mA转0~10V并联电阻电路的主要构成部分包括两个电阻器和一个电压源。
其中一个电阻器用于限制输入电流的范围，另一个电阻器用于将输入电流转换为对应的输出电压。
这两个电阻器是并联连接的，即它们的一个端子连接在一起，另一个端子分别连接到电流源和地。
为了实现0~20mA到0~10V的电流到电压转换，我们需要选择合适的电阻值。
根据欧姆定律，电阻值越大，电压也就越大。
因此，我们可以选择两个不同阻值的电阻器来实现转换的范围。
通常，第一个电阻器的阻值选择为250欧姆，用于限制输入电流的范围为0~20mA。
第二个电阻器的阻值选择为500欧姆，用于将输入电流转换为0~10V的输出电压。
在实际电路中，为了保证精确的转换，还需要考虑引入的误差。
常见的误差来源包括电阻器的阻值容差、电压源的精度和电流源的精度等。
为了减小误差，可以采用精密电阻器和高精度电压源。
总结起来，0~20mA转0~10V并联电阻是一种常见的信号转换电路，可以将4-20mA的电流信号转换为2-10V的电压信号。
信号转换电路的作用
信号转换电路的作用
信号转换电路作用:将各种类型的信号进行相互转换，使具有不同输入、输出的器件可以联用。
从信息形态变化的观点将各种转换分为三种：
（1）从自然界物理量到电量的转换
（2）电量之间的转换
（3）从电量到物理量的转换
问题：
1、转换电路应具有所需的特性。
2、转换电路应具有肯定的输入阻抗和输出阻抗和与之相联的器件阻抗匹配。
明显，该通道的核心是模/数转换器即A/D转换器，通常把模拟量输入通道称为A/D通道或AI通道。
我们所需的各种信息首先来自自然界。
从自然界中我们可以得到如气象，环境，天灾等各种信息，这些信息从传感器得到。
传感器是将物理量转换成电量的元件。
从传感器中得到的电量多为连续的，这种量称为模拟量。
另一方面，计算机能处理的量多为离散量，叫做数字量。
从模拟到数字是今后的趋势。
模拟开关是一种在数字信号掌握下将模拟信号接通或断开的元件或电路。
该开关由开关元件和掌握（驱动）电路两部分组成。
开关电路类型：电路结构：N沟道增加型和CMOS 型；
集成模拟开关电路：在同一芯片上集成多个CMOS开关，由地址译码器和多路模拟开关组成
按切换的对象分：电压和电流开关
电压模拟开关的特点：当开关断开时，跨于它两端的电压总与被换接的电压Vx有关，而且通过开关的电流则与负载RL有关。
电流模拟开关的特点：不管负载电阻RL的大小如何，流过开关的电流总是和被换接的电流Ix相等，而且换接的电压则由RL*Ix打算。
霍尔电流传感器常用的信号转换电路
霍尔电流传感器常用的信号转换电路霍尔电流传感器常用的信号转换电路有采样/保持（S/H）电路、电压比较电路、V/f（电压/频率）转换器、f/V（频率/电压）转换器、V/I （电压/电流）转换器、I/V（电流/电压）转换器、A/D（模/数）转换器、D/A（数/模）转换器等。
采样/保持（S/H）电路具有采集某一瞬间的模拟输入信号，根据需要保持并输出采集的电压数值的功能。
这种电路多用于快速数据采集系统以及一切需要对输入信号瞬时采样和存储的场合，如自动补偿直流放大器的失调和漂移、模拟信号的延迟、瞬态变量的测量及模数转换等。
模拟电压比较电路是用来鉴别和比较两个模拟输入电压大小的电路。
比较器的输出反映两个输入量之间相对大小的关系。
比较器的输入量是模拟量，输出量是数字量，所以它兼有模拟电路和数字电路的某些属性，是模拟电路和数字电路之间联系的桥梁，是重要的接口电路。
可用作鉴零器、整形电路，其中窗口比较电路的用途很广，如在产品的自动分选、质量鉴别等场合均用到它电流传感器(current sensor)、霍尔传感器,Hall sensor。
V/f（电压/频率）转换器能把输入信号电压转换成相应的频率信号，广泛地应用于调频、调相、模/数转换器、数字电压表、数据测量仪器及远距离遥测遥控设备中。
f/V（电压/频率）转换器把频率变化信号线性地转换成电压变化信号。
广泛地应用于调频、调相信号的解调等。
V/I（电压/电流）转换器的作用是将电压转换为电流信号。
例如，在远距离监控系统中，必须把监控电压信号转换成电流信号进行传输，以减少传输导线阻抗对信号的影响。
I/V（电流/电压）转换器进行电流、电压信号间的转换。
例如，对电流进行数字测量时，首先需将电流转换成电压，然后再由数字电压表进行测量。
在用光电池、光电阻作检测元件时，由于它们的输出电阻很高，因此可把他们看作电流源，通常情况下其电流的数值极小，所以是一种微电流的测量。
随着激光、光纤技术在精密测量仪器中的普及应用，微电流放大器越来越占有重要的位置电压传感器,(voltage sensor)。
lvpecl转ttl电路
LVPECL（Low Voltage Positive Emitter-Coupled Logic）是一种高速、低功耗的数字逻辑接口，常用于高速数据传输和时钟应用。
LVPECL通常的工作电压范围在3.3V到5.0V 之间，输出摆幅在0.8V到2.0V之间。
而TTL（Transistor-Transistor Logic）则是一种更为传统的数字逻辑接口，工作电压通常在5.0V左右，输出摆幅在0.8V到5.0V之间。
要将LVPECL转换为TTL，我们需要设计一个合适的电路来完成这个任务。
以下是一个简单的LVPECL到TTL转换电路的示例：
使用一个LVPECL接收器芯片（如TI的SN74LVC16245）来接收LVPECL信号。
这个芯片可以将LVPECL信号转换为标准的TTL信号。
将LVPECL信号输入到接收器芯片的输入端，然后将其输出连接到TTL电路的输入端。
使用一个标准的TTL输出芯片（如74LS14）来将TTL信号输出到需要的地方。
这个芯片可以接收TTL信号并将其输出到外部设备。
在这个电路中，LVPECL接收器芯片负责将LVPECL信号转换为TTL信号，而TTL输出芯片则负责将TTL信号输出到外部设备。
这个电路可以实现高速、低功耗的数字信号传输，同时也可以保证信号的质量和稳定性。
需要注意的是，在实际应用中，需要根据具体的需求和条件来选择合适的LVPECL接收器和TTL输出芯片，并确保电路的电源和接地稳定可靠。
此外，还需要注意信号的匹配和阻抗问题，以确保信号的传输质量和稳定性。
信号转换电路
（一）差动比较电路
Uo
ui
-1
UR
+1
# Uo
a）电压比较器符号
ui<UR
ui>UR
O UR
ui
b）电压比较器特性
电压比较器是一种电压-开关信号转换器。
ui
-1
UR
+1
# Uo
a）电压比较器符号
Uo ui<UR
ui>UR
O UR
ui
b）电压比较器特性
1.由于比较器本身有失调电压UOS,基准电平实际为
采样保持电路是一种时间上离散化电路。
6.2 采样保持电路
∞
6.2.1 基本原理
∞
-
S
+
-
+
uo
+
采样保持电路
ui
+ N1
C UC
的基本组成：
（1）模拟开关
ui, uo
a）S/H电路原理
uo
f(t)பைடு நூலகம்
（2）模拟信号存
O
t
储电容
UC
（3）缓冲放大器
O
Ts
t
b）模拟信号采样
6.3 电压比较电路
➢ 模拟电压比较器是用来鉴别和比较两个模拟输入电 压大小的电路。
为了将模拟信号转换成数字，首先要进行采样。 采样保持电路用于一切需要对输入信号瞬时采样 和存储的场合，如自动补偿直流放大器的失调和漂移 等，最常见的是应用于快速数据采集系统，以保持输 入信号在采样过程中不变。
当系统有多个模拟信号时，为了采得各通道同一 时刻的信息时，则需用多个采样保持器进行同时采样。
快，可能比较器来不及转） Uo
rms转dc转换电路作用
rms转dc转换电路作用RMS转DC转换电路是一种电路，它的作用是将交流信号转换为直流信号。
在许多电子设备中，需要将交流信号转换为直流信号，以便进行后续的处理和分析。
RMS转DC转换电路是一种非常常见的电路，它可以将交流信号的有效值转换为直流信号的平均值。
RMS转DC转换电路的原理是利用了交流信号的平方平均值和直流信号的平均值之间的关系。
交流信号的平方平均值是指信号的平方值的平均值，而直流信号的平均值是指信号的平均值。
因此，如果我们可以测量交流信号的平方平均值，并将其与直流信号的平均值进行比较，就可以得到一个有效的RMS转DC转换电路。
RMS转DC转换电路通常由一个电容和一个电阻组成。
电容用于滤除交流信号的高频成分，而电阻用于将交流信号转换为直流信号。
当交流信号通过电容时，它会被滤除掉高频成分，只剩下直流信号。
然后，直流信号通过电阻，产生一个电压降，这个电压降就是交流信号的平方平均值。
最后，我们可以通过测量电阻两端的电压来得到交流信号的平方平均值，并将其与直流信号的平均值进行比较，从而得到一个有效的RMS转DC转换电路。
RMS转DC转换电路在许多电子设备中都有广泛的应用。
例如，在音频设备中，需要将音频信号转换为直流信号，以便进行后续的放大和处理。
在电力系统中，需要将电压和电流信号转换为直流信号，以便进行功率计算和负载分析。
在工业自动化中，需要将传感器信号转换为直流信号，以便进行控制和监测。
RMS转DC转换电路是一种非常重要的电路，它可以将交流信号转换为直流信号，从而方便后续的处理和分析。
在实际应用中，我们需要根据具体的需求选择合适的电容和电阻，以确保电路的性能和稳定性。
电路中的信号处理和信号转换
电路中的信号处理和信号转换信号处理是电路中的一个重要环节，它可以将传感器采集到的信号进行转换、滤波、放大等处理，以使得信号能够被后续的电路系统所识别和分析。
信号转换是信号处理的一部分，它是将一种形式的信号转变为另一种形式的过程。
本文将为大家介绍电路中的信号处理和信号转换的基本原理和应用。
在电路中，信号处理的第一步通常是信号转换。
信号转换包括模数转换和数模转换两种方式。
模数转换将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，而数模转换则是将离散的数字信号转换为连续的模拟信号。
模数转换器常用的方式有采样和量化两个步骤。
采样是指周期性地对输入信号进行采样，获得一系列的采样值。
量化是将采样值分成若干个离散的电平，然后将每一个采样值映射到其最近的量化电平上，形成离散的数字信号。
这样的离散信号可以用于数字系统中的进一步处理和传输，比如在计算机中进行数字信号处理。
数模转换是将离散的数字信号转换为连续的模拟信号的过程。
这一过程可以通过多种方式实现，其中最常见的是脉冲宽度调制（PWM）和脉冲编码调制（PCM）。
脉冲宽度调制是将数字信号的数值大小映射为对应的脉冲宽度，从而得到模拟信号。
脉冲编码调制则是将数字信号的数值大小映射为不同的脉冲位置，通过位置的变化来表示模拟信号。
信号处理和信号转换在电路中有着广泛的应用。
其中一个重要的应用领域是通信系统。
在通信系统中，信号处理和信号转换起到了至关重要的作用。
信号处理能够对传输过程中的信号进行补偿、滤波、编码等，以提高信号的传输质量和可靠性。
信号转换则可以将数字信号转换为模拟信号，从而实现信号的传输和接收。
另一个重要的应用领域是传感器信号处理。
传感器是将非电信号转换为电信号的装置，它可以将温度、压力、光照等非电信号转换为电信号，然后通过信号处理和转换将其转换为可供分析的形式。
例如，温度传感器可以将温度传感器测得的阻值转换为与温度相关的电压信号，然后经过信号处理和转换，得到与温度相关的数字信号。
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A/D-D/A 仿真（采样频率 500Hz)
6.1 采样保持电路
• 基本性质u0来自ui tuit0
采样期 保持期(t0 为发出保持命令的时刻）
捕捉时间：从发出采样指令的时刻起，直到输出信号稳定地 跟踪上输入信号为止，所需的时间定义为捕捉时间。 关断时间：从发出保持指令的时刻起，直到输出信号稳定下 来为止，所需的时间定义为关断时间。
控制电路
VX
VK
R
L
I
x
IK
RL
(a) 电压开关
• 模拟开关的性能参数
(b) 电流开关
静态特性：主要指开关导通和断开时输入端与输 出端之间的电阻Ron和Roff,此外还有最大开关电压、 最大开关电流和驱动功耗等。
动态特性：开关动作延迟时间，包括开关导通延 迟时间Ton和开关截止延迟时间Toff, 通常Ton>Toff, 理想模拟开关时Ton→0，Toff→0 。
通用运算放大器组成的比较器 专用集成比较器
的区别？
（1）比较器的一个重要指标是它的响应时间，它一般低于1020ns。响应时间与放大器的上升速率和增益-带宽积有关。因 此，必须选用这两项指标都高的运算放大器作比较器，并在应 用中减小甚至不用相位补偿电容，以便充分利用通用运算放大 器本身的带宽来提高响应速度。
小结
• 模拟开关：要求模拟开关的导通电阻小， 漏电流小，极间电容小和切换速度快。
• 存储电容：要选用介质吸附效应小的和泄 漏电阻大的电容。
• 运算放大器：选用输入偏置电流小、带宽 宽及转换速率（上升速率）大的运算放大 器；输入运放还应具有大的输出电流。
3.单片集成采样－保持电路
Uc
+5V 14 13
（2）当在比较器后面连接数字电路时，专用集成比较器无需添 加任何元器件，就可以直接连接，但对通用运算放大器而言， 必须对输出电压采取嵌位措施，使它的高、低输出电位满足数 字电路逻辑电平的要求。
一 、电平比较电路（单阈值比较器） （a）差动比较电路
Uo
-1 ui
+1 UR
a)
# Uo
ui<UR
ui>UR
O UR
ui
b)
图 6-12 电压比较器及其特性
考虑同相输入的情况？如何求阈值电压？三要素？
（b）求和比较电路
（阈值可变）
ui
R1
∞
R2
Σ-
VR
R1 R2
U
U
+
Uo
+
优点：阈值可变
R
缺点：振零现象
a)
考虑同相输入的情况？如何求阈值电压？三要素？
结果。
t
O
Ts
t
f s (t) E0 E1 cos 2f st E2 cos 4f st
f (t) fs (t) E0 f (t) E1 f (t) cos2fst E2 f (t) cos4fst
第一项只使f(t)的幅度改变E0倍， 而不会改变f(t)的频谱结构。后面 的都可以用三角公式展开。
12
11
AD582
&
DG
∞ -
S
+ + N1
#
uo
10
98
∞ -
+ + N2
? /# AD571
状态
模拟量输入
1
2
ui
3
4
5
偏移调节
6
7
C
AD582：Low Cost Sample/Hold Amplifier AD571:10 bit A/D converter
6.2 电压比较电路(comparator)
按转换方式分：
线性转换
非线性转换
线性转换是采用线性电路来完成的，线性转 换只能改变信号频谱分量的相对大小，而不会产 生新的频率成分，某些波形转换、电压/电流转换 可依靠线性转换电路来完成。
利用非线性电路可以实现频率转换，例如混 频、分频和倍频。信号的非线性转换主要应用于 信号的传输方面，特别是信号的远距离传输。
精度
速度
为提高实际电路的精度和速度，可从 元件和电路两方面着手解决。
• 输入输出缓冲器
特别需注意的参数：输入偏置电流以及带宽， 上升速率和最大输出电流等性能参数。
• 模拟开关 模拟开关是一种在数字信号控制下
将模拟信号接通或断开的元件或电路。 该开关由开关元件和控制（驱动）电路 两部分组成。
开关元件
捕捉时间长，电路的跟踪特性差;关断时间长， 电路的保持特性不好，它们限制了电路的工作速度。
1. 基本原理
采样保持电路的组成：
缓冲放大器（跟随器） 模拟开关 模拟信号存储电容
时域
ui ,uo
O fs(t)
a)
采样后所获
uo
f(t)
得的离散信号uo是 模拟信号f(t)与采
样脉冲fs (t)相乘的
6章 信号转换电路
从信息形态变化的观点将各种转换分为三种： ① 自然界物理量到电量的转换。 ② 电量之间的转换。 ③ 从电量到物理量的转换。
在进行信号转换时，需要考虑以下问题：
转换电路应具有线性特性。
要求信号转换电路具有一定的输入阻抗和 输出阻抗，以与之相联的器件/电路阻抗匹配。
有足够的驱动能力和动态范围。
F (f)
O f min
f max
F s(f) E0
O
F (f)* F s(f)
输入信号频谱
频域
f
a)
采样信号频谱
E1
E2
fs
2 fs
f
b)
S/H电路输出信号频谱
即采样频率fs 应大于模拟信号最 高频率fmax的两倍， 这就是采样定理。
fs=（2.5-3）fmax
O f min f max f s - f max
常用的信号转换电路有：
采样/保持（S/H）电路
电压比较电路（comparator ）
V/f（电压/频率）转换器
f/V（频率/电压）转换器
V/I（电压/电流）转换器 I/V（电流/电压）转换器
A/D-D/A 仿真（采样频率 100Hz)
※A/D（模/数）转换器
※D/A（数/模）转换器
fs
f s+ f max
2 fs
f
不难看出，只要离散信号的频谱互不重叠，
就可以用一个低通滤波器取出离散信号中fmax 以下的频谱。换句话说，欲从离散信号中恢复
fs fmax fmax
原信号的必要条件是：
2. 主要要求
对采样保持电路的主要要求：
(1)采样，充电快(反映变化)。 (2)保持，放电慢(保持久)。
• 存储电容 选用介质吸附效应小和泄漏电阻大的电容器，
如聚苯乙烯，钽电容和聚碳酸脂电容器等。
原因：1、当电路从采样转到保持，介质的吸附效应会使 电容器上的电压下降，被保持的电压低于采样转保持 瞬间的输入电压；当电容放电时，介质吸附效应会使 放电后的电容电压回升，引起小信号峰值的检测误差。 2、电容器的泄漏电阻引起电容上的保持电压随 时间逐渐减小，降低保持精度。