模拟量输入输出通道优秀课件
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③ 非线性误差：是指实际转移函数与理想直线的最大偏移。 非线性误差不包括量化误差，偏移误差和满刻度误差。
④ 微分非线性误差：是指转换器实际阶梯电压与理想阶梯 电压(1LSB)之间的差值。为保证A/D转换器的单调性能，A/D转 换器的微分非线性误差一般不大于1LSB。非线性误差和微分非 线性误差在使用中很难进行调整。
A/D转换器的分辨率取决于A/D转换器的位数，所以习惯上 也以BCD 码数的位数直接表示。
二、A／D转换器的技术指标
1. 分辨率与量化误差
量化误差是由A/D 转换器有限字长数字量对输入模拟量进 行离散取样（量化）引起的误差，其大小在理论上为一个单位 （1LSB ）。将实际转移曲线在零刻度处偏移1/2单位，可使得 量化误差为±1/2LSB。
2.1.1 A／D转换器概述
二、A／D转换器的技术指标
3、转换速率
转换速率是指A／D转换器在每秒钟内所能完成的转换次数。 转换速率也可表述为转换时间，即A／D转换从启动到结束 所需的时间，转换速率与转换时间互为倒数。 例如，某A／D转换器的转换速率为5MHz，则其转换时间 是200ns
2.1.1 A／D转换器概述
量化误差和分辨率是统一的，即提高分辨率可以减小量化误差。
2.1.1 A／D转换器概述
二、A／D转换器的技术指标
2、转换精度
转换精度反映了一个实际A/D转换器与一个理想A/D转换器 在量化值上的差值，用绝对误差或相对误差来表示。由于理想 A/D转换器也存在着量化误差，因此， 实际A/D转换器转换精 度所对应的误差指标不包括量化误差在内。
模拟量输入输出通 道
第2章 智能仪器模拟量输入/输出通道
智能仪器所处理的对象大部分是模拟量。而智能仪器的 核心——微处理器能接受并处理的是数字量，因此被测模拟 量必须先通过A／D转换器转换成数字量，并通过适当的接口 送入微处理器。在这里，我们把A／D转换器及其接口称为模 拟量输入通道。
同样，微处理器处理后的数据往往又需要使用D／A转换 器及相应的接口将其变换成模拟量送出。在这里，我们把D／ A转换器及相应的接口称为模拟量输出通道。
逐次比较式A／D转 换器大都做成单片集成 电路形式，使用时只需 发出A／D转换启动信 号，然后在EOC端查知 A／D转换过程结束后， 取出数据即可（实际A ／D转换过程已不是非 常重要）。
二、 ADC0809芯片及其接口
二、 ADC0809芯片及其接口
ADC0809 1、8路输入模拟量选择电路：8路输入模拟量信号分别接到
许的最大输入电压值为 4096 ×10＝9.9976V。
三、A／D转换器的分类
① 逐次比较式A／D转换器：转换时间一般在μs级，转换精 度一般在0.1％上下，适用于一般场合。
② 积分式A／D转换器：其核心部件是积分器，因此转换时 间一般在ms级或更长，Fra Baidu bibliotek抗干扰性能强，转换精度可达0.01％
③ 并行比较式又称闪烁式：采用并行比较，其转换时间可 达ns级，但抗干扰性能较差，由于工艺限制，其分辨率一般不高 于8位。可用于数字示波器等要求转换速度较快的仪器中。
二、A／D转换器的技术指标
4、满刻度范围
满刻度范围是指A／D转换器所允许最大的输入电压范围。 如(0～5)V，(0～10)V，(－5～＋5)V等
满刻度值只是个名义值，实际的A／D转换器的最大输入 电压值总比满刻度值小1／2n（n为转换器的位数）。这是因 为0值也是2n个转换器状态中的一个。
例如12位的A／D转换器，其满刻度值为10V，而实际允 4095
分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最小变化程度的技 术指标。例如：某A/D转换器为12位，若用百分比表示，即表 示该转换器可以用212个二进制数对输入模拟量进行量化，其分 辨力为1LSB。
若用百分比表示，其分辨率为（1/212)×100％ =0.025％， 若允许最大输入电压为10V，则它能分辨输入模拟电压的最小 变化量为10V×1/212 = 2.4mV。
④ 改进型是在上述某种形式A／D转换器的基础上，为满足 某项高性能指标而改进或复合而成的。例如余数比较式即是在逐 次比较式的基础上加以改进，使其在保持原有较高转换速率的前 提下精度可达0.01％以上。
2.1.2 逐次比较式A／D转换器与计算机接口
一、 逐次比较式A／D转换器原理
它由N位寄存器、N位D／A转换器、比较器、逻辑控制电路、 输出缓冲器 五部分组成，
转换精度指标通常由以下分项误差有组成： ① 偏移误差 ② 满刻度误差 ③ 非线性误差 ④ 微分非线性误差
转换精度
转换精度指标通常由以下分项误差有组成： ① 偏移误差：是指输出为零时，输入不为零的值，所以有 时又称零点误差。偏移误差可以通过在A/D转换器的外部加接调
② 满刻度误差：又称增益误差，它是指A/D转换器满刻度 时输出的代码所对应的实际输入电压值与理想输入电压值之差， 满刻度误差一般是由参考电压、放大器放大倍数、电阻网络误差 等引起。满刻度误差可以通过外部电路来修正。
2.1 模拟量输入通道
2.1.1 A／D转换器概述
一、A／D转换器的定义 A／D转换器是将模拟量转换为数字量的器件，这
个模拟量泛指电压、电阻、电流、时间等参量，但在
二、A／D转换器的技术指标 1. 分辨率与量化误差 2. 转换精度 3. 转换速率 4. 满刻度范围
二、A／D转换器的技术指标
1. 分辨率与量化误差
IN0～IN7端。A，B，C为输入地址选择线，地址信息由ALE的上
2、逐次比较式A／D转换器：START为启动信号，其上升 沿复位内部寄存器，下降沿启动A／D转换。EOC为转换结束标 志位，“0”表示正在转换，“1”表示一次A/D转换的结束。 CLOCK为外部时钟输入信号，当时钟频率取640kHz时，转换 一次约需100μs时间（ADC0809所能容许的最短转换时间）。
A/D转换器的量化误差
2.1.1 A／D转换器概述
二、A／D转换器的技术指标
1. 分辨率与量化误差
分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最小变化程度的 技术指标。A/D转换器的分辨率取决于A/D转换器的位数，所 以习惯上以输出二进制数或BCD 码数的位数来表示。
量化误差是由于A/D 转换器有限字长数字量对输入模拟量 进行离散取样（量化）引起的误差，其大小在理论上也为一个 单位（1LSB
④ 微分非线性误差：是指转换器实际阶梯电压与理想阶梯 电压(1LSB)之间的差值。为保证A/D转换器的单调性能，A/D转 换器的微分非线性误差一般不大于1LSB。非线性误差和微分非 线性误差在使用中很难进行调整。
A/D转换器的分辨率取决于A/D转换器的位数，所以习惯上 也以BCD 码数的位数直接表示。
二、A／D转换器的技术指标
1. 分辨率与量化误差
量化误差是由A/D 转换器有限字长数字量对输入模拟量进 行离散取样（量化）引起的误差，其大小在理论上为一个单位 （1LSB ）。将实际转移曲线在零刻度处偏移1/2单位，可使得 量化误差为±1/2LSB。
2.1.1 A／D转换器概述
二、A／D转换器的技术指标
3、转换速率
转换速率是指A／D转换器在每秒钟内所能完成的转换次数。 转换速率也可表述为转换时间，即A／D转换从启动到结束 所需的时间，转换速率与转换时间互为倒数。 例如，某A／D转换器的转换速率为5MHz，则其转换时间 是200ns
2.1.1 A／D转换器概述
量化误差和分辨率是统一的，即提高分辨率可以减小量化误差。
2.1.1 A／D转换器概述
二、A／D转换器的技术指标
2、转换精度
转换精度反映了一个实际A/D转换器与一个理想A/D转换器 在量化值上的差值，用绝对误差或相对误差来表示。由于理想 A/D转换器也存在着量化误差，因此， 实际A/D转换器转换精 度所对应的误差指标不包括量化误差在内。
模拟量输入输出通 道
第2章 智能仪器模拟量输入/输出通道
智能仪器所处理的对象大部分是模拟量。而智能仪器的 核心——微处理器能接受并处理的是数字量，因此被测模拟 量必须先通过A／D转换器转换成数字量，并通过适当的接口 送入微处理器。在这里，我们把A／D转换器及其接口称为模 拟量输入通道。
同样，微处理器处理后的数据往往又需要使用D／A转换 器及相应的接口将其变换成模拟量送出。在这里，我们把D／ A转换器及相应的接口称为模拟量输出通道。
逐次比较式A／D转 换器大都做成单片集成 电路形式，使用时只需 发出A／D转换启动信 号，然后在EOC端查知 A／D转换过程结束后， 取出数据即可（实际A ／D转换过程已不是非 常重要）。
二、 ADC0809芯片及其接口
二、 ADC0809芯片及其接口
ADC0809 1、8路输入模拟量选择电路：8路输入模拟量信号分别接到
许的最大输入电压值为 4096 ×10＝9.9976V。
三、A／D转换器的分类
① 逐次比较式A／D转换器：转换时间一般在μs级，转换精 度一般在0.1％上下，适用于一般场合。
② 积分式A／D转换器：其核心部件是积分器，因此转换时 间一般在ms级或更长，Fra Baidu bibliotek抗干扰性能强，转换精度可达0.01％
③ 并行比较式又称闪烁式：采用并行比较，其转换时间可 达ns级，但抗干扰性能较差，由于工艺限制，其分辨率一般不高 于8位。可用于数字示波器等要求转换速度较快的仪器中。
二、A／D转换器的技术指标
4、满刻度范围
满刻度范围是指A／D转换器所允许最大的输入电压范围。 如(0～5)V，(0～10)V，(－5～＋5)V等
满刻度值只是个名义值，实际的A／D转换器的最大输入 电压值总比满刻度值小1／2n（n为转换器的位数）。这是因 为0值也是2n个转换器状态中的一个。
例如12位的A／D转换器，其满刻度值为10V，而实际允 4095
分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最小变化程度的技 术指标。例如：某A/D转换器为12位，若用百分比表示，即表 示该转换器可以用212个二进制数对输入模拟量进行量化，其分 辨力为1LSB。
若用百分比表示，其分辨率为（1/212)×100％ =0.025％， 若允许最大输入电压为10V，则它能分辨输入模拟电压的最小 变化量为10V×1/212 = 2.4mV。
④ 改进型是在上述某种形式A／D转换器的基础上，为满足 某项高性能指标而改进或复合而成的。例如余数比较式即是在逐 次比较式的基础上加以改进，使其在保持原有较高转换速率的前 提下精度可达0.01％以上。
2.1.2 逐次比较式A／D转换器与计算机接口
一、 逐次比较式A／D转换器原理
它由N位寄存器、N位D／A转换器、比较器、逻辑控制电路、 输出缓冲器 五部分组成，
转换精度指标通常由以下分项误差有组成： ① 偏移误差 ② 满刻度误差 ③ 非线性误差 ④ 微分非线性误差
转换精度
转换精度指标通常由以下分项误差有组成： ① 偏移误差：是指输出为零时，输入不为零的值，所以有 时又称零点误差。偏移误差可以通过在A/D转换器的外部加接调
② 满刻度误差：又称增益误差，它是指A/D转换器满刻度 时输出的代码所对应的实际输入电压值与理想输入电压值之差， 满刻度误差一般是由参考电压、放大器放大倍数、电阻网络误差 等引起。满刻度误差可以通过外部电路来修正。
2.1 模拟量输入通道
2.1.1 A／D转换器概述
一、A／D转换器的定义 A／D转换器是将模拟量转换为数字量的器件，这
个模拟量泛指电压、电阻、电流、时间等参量，但在
二、A／D转换器的技术指标 1. 分辨率与量化误差 2. 转换精度 3. 转换速率 4. 满刻度范围
二、A／D转换器的技术指标
1. 分辨率与量化误差
IN0～IN7端。A，B，C为输入地址选择线，地址信息由ALE的上
2、逐次比较式A／D转换器：START为启动信号，其上升 沿复位内部寄存器，下降沿启动A／D转换。EOC为转换结束标 志位，“0”表示正在转换，“1”表示一次A/D转换的结束。 CLOCK为外部时钟输入信号，当时钟频率取640kHz时，转换 一次约需100μs时间（ADC0809所能容许的最短转换时间）。
A/D转换器的量化误差
2.1.1 A／D转换器概述
二、A／D转换器的技术指标
1. 分辨率与量化误差
分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最小变化程度的 技术指标。A/D转换器的分辨率取决于A/D转换器的位数，所 以习惯上以输出二进制数或BCD 码数的位数来表示。
量化误差是由于A/D 转换器有限字长数字量对输入模拟量 进行离散取样（量化）引起的误差，其大小在理论上也为一个 单位（1LSB