精品课件-数字电子技术项目式教程-21 ADC
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基础部电子技术教研室
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
3 . 常用A/D转换技术 常用ADC有直接型和间接型。
直接A/D转换器：并行比较型A/D转换器 逐次比较型A/D转换器
间接A/D转换器：双积分型A/D转换器
基础部电子技术教研室
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
（1）并行比较型A/D转换电路
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
（2）转换误差 主要包括：量化误差，偏移误差，增益误差等。 （3）转换时间与速率 转换时间：ADC完成一次完整的转换所用的时间。 转换速率：ADC每秒最大转换次数。
如T=1µs则速率：1MHZ
(4) 输入电压范围： 集成ADC所能够转换的模拟电压范围。
数字量 D2 D1 D0
0≤VA<1/16 VREF
00 0 00 00 0 0
000
1/16 VREF≤VA<3/16 VREF
000 0 0 00 1 0
001
3/16 VREF≤VA<5/16 VREF
000 0 0 0 11 0
010
5/16 VREF≤VA<7/16 VREF
0 00 0 0 1 11 0
011
7/16 VREF≤VA<9/16 VREF
0 00 0 1 1 1 1 0
100
9/16 VREF≤VA<11/16 VREF
0 0 0 11 1 1 1 0
101
11/16 VREF≤VA<13/16 VREF
00 1 11 1 1 1 0
110
13/16 VREF≤VA<15/16 VREF
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
1 . A/D转换的原理和一般过程
参考电压 VREF
模拟
VA 输入
A/D
n位数字D 信号输出
基础部电子技术教研室
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
A/D转换器的工作原理图
基础部电子技术教研室
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
（2）保持：将采样值保持一段时间， 保障后续电路正常工作。
vA 采样保持电路：
S(t) •
采样保持电路的输出
0 取样CP
t v0 O
保持电
6475
容
2
3 1
0
t
t
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数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
（3）量化：将取样值取整为LSB整数倍的过程。
LSB=最小量化单 位
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数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
例1: 某ADC输入模拟电压满量程为10V， 若用8位/10位/12位转换时，其分辨率为?
8位时ADC分辨率约为: 39mV； 10位时ADC分辨率约为：9.76mV； 12位时ADC分辨率约为：2.44mV。
基础部电子技术教研室
01 11 1 1 1 1 0
111
15/16 VREF≤VA
11 1 1 1 1 1 1 1
无意义
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数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
（2）逐次逼近型A/D转换电路
8
4
21
1 001
9.2
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数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
（a）4舍5入法 （最大量化误差1/2LSB）
（b）只舍不入法 （最大量化误差1LSB）
基础部电子技术教研室
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
（4）编码：将量化值用二进制编码表示的过程。 ADC电路中的核心是量化与编码电路，各种A/D转
换技术的差异主要反映在这部分电路上。
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A/D转换的一般过程
基础部电子技术教研室
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
（1）采样（取样，抽样） 将时间上连续的信号转换为时间上离散的信号。
采 样 定 理:
fs 2 fimax
fimax 为Va (t)中最大谐波频 率
基础部电子技术教研室
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
V2
3 16
VR
V4
7 16 VR
V6
11 16
VR
V8
15 16 VR
Q7编 Q6码 Q5器 Q4 Q3
D2 数
D1 字
D0
量 输
出
Q2
8Q位1 寄
存器
基础部电子技术教研室
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
三位并行ADC的真值表
输 入VA
比较输出
溢出
Q8 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 OV
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
第6章 数/模和模/数转换器与应用 6. 1 数/模转换器(DAC) 6. 2 模/数转换器(ADC)
基础部电子技术教研室
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
复习
VREF
权电阻网络DAC 倒T形电阻网络DAC
D
DAC
V0
N位
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数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
把模拟信号转换为数字信号的过程 称为模/数转换（简称A/D转换）；
实现模/数转换的电路叫做A/D转换器 （简称ADC）；
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Biblioteka Baidu
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
6.2 模数转换器(ADC) 目的与要求
1．复述A/D转换的过程 2．说出ADC主要参数的含义 3．知道ADC0809的功能
重点: ADC的基本原理，功能，参数 难点: 典型ADC电路
基础部电子技术教研室
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
6.2 模数转换器(ADC)
1 . A/D转换的原理和一般过程 2 . ADC的主要技术参数 3 . 常用A/D转换技术 4 . 典型集成ADC器件及其应用
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VA 输入
R/2 RV8
+VR _比较器 +_ A
VR7
+_ A
VR6
+_ A
RV5
+_ A
VR4
+_ A
VR3
+_ A
RV2
+_ A
R/V21
+A
CP
D 8Q
D 7Q D 6Q D 5Q D 4Q D 3Q D 2Q D 1Q
V1
1 16
VR
V3
5 16 VR
V5
9 16
VR
V7
13 16 VR
Q8 溢出标志
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
2 . ADC的主要技术参数 (1)分辨率: 转换器对输入模拟信号的分辨能力。
设满量程输入模拟量为：AFSB,
则：n位二进制ADC
分辨率：=
AFSB U FSB 2n 1 2n 1
通常以ADC输出数字量的位数表示分辨率的高低，因为 位数越多，量化单位就越小，对输入信号的分辨能力也就越高。
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
3 . 常用A/D转换技术 常用ADC有直接型和间接型。
直接A/D转换器：并行比较型A/D转换器 逐次比较型A/D转换器
间接A/D转换器：双积分型A/D转换器
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数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
（1）并行比较型A/D转换电路
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
（2）转换误差 主要包括：量化误差，偏移误差，增益误差等。 （3）转换时间与速率 转换时间：ADC完成一次完整的转换所用的时间。 转换速率：ADC每秒最大转换次数。
如T=1µs则速率：1MHZ
(4) 输入电压范围： 集成ADC所能够转换的模拟电压范围。
数字量 D2 D1 D0
0≤VA<1/16 VREF
00 0 00 00 0 0
000
1/16 VREF≤VA<3/16 VREF
000 0 0 00 1 0
001
3/16 VREF≤VA<5/16 VREF
000 0 0 0 11 0
010
5/16 VREF≤VA<7/16 VREF
0 00 0 0 1 11 0
011
7/16 VREF≤VA<9/16 VREF
0 00 0 1 1 1 1 0
100
9/16 VREF≤VA<11/16 VREF
0 0 0 11 1 1 1 0
101
11/16 VREF≤VA<13/16 VREF
00 1 11 1 1 1 0
110
13/16 VREF≤VA<15/16 VREF
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
1 . A/D转换的原理和一般过程
参考电压 VREF
模拟
VA 输入
A/D
n位数字D 信号输出
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数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
A/D转换器的工作原理图
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数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
（2）保持：将采样值保持一段时间， 保障后续电路正常工作。
vA 采样保持电路：
S(t) •
采样保持电路的输出
0 取样CP
t v0 O
保持电
6475
容
2
3 1
0
t
t
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数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
（3）量化：将取样值取整为LSB整数倍的过程。
LSB=最小量化单 位
基础部电子技术教研室
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
例1: 某ADC输入模拟电压满量程为10V， 若用8位/10位/12位转换时，其分辨率为?
8位时ADC分辨率约为: 39mV； 10位时ADC分辨率约为：9.76mV； 12位时ADC分辨率约为：2.44mV。
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01 11 1 1 1 1 0
111
15/16 VREF≤VA
11 1 1 1 1 1 1 1
无意义
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数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
（2）逐次逼近型A/D转换电路
8
4
21
1 001
9.2
基础部电子技术教研室
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
（a）4舍5入法 （最大量化误差1/2LSB）
（b）只舍不入法 （最大量化误差1LSB）
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数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
（4）编码：将量化值用二进制编码表示的过程。 ADC电路中的核心是量化与编码电路，各种A/D转
换技术的差异主要反映在这部分电路上。
基础部电子技术教研室
A/D转换的一般过程
基础部电子技术教研室
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
（1）采样（取样，抽样） 将时间上连续的信号转换为时间上离散的信号。
采 样 定 理:
fs 2 fimax
fimax 为Va (t)中最大谐波频 率
基础部电子技术教研室
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
V2
3 16
VR
V4
7 16 VR
V6
11 16
VR
V8
15 16 VR
Q7编 Q6码 Q5器 Q4 Q3
D2 数
D1 字
D0
量 输
出
Q2
8Q位1 寄
存器
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数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
三位并行ADC的真值表
输 入VA
比较输出
溢出
Q8 Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 OV
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
第6章 数/模和模/数转换器与应用 6. 1 数/模转换器(DAC) 6. 2 模/数转换器(ADC)
基础部电子技术教研室
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
复习
VREF
权电阻网络DAC 倒T形电阻网络DAC
D
DAC
V0
N位
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数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
把模拟信号转换为数字信号的过程 称为模/数转换（简称A/D转换）；
实现模/数转换的电路叫做A/D转换器 （简称ADC）；
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数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
6.2 模数转换器(ADC) 目的与要求
1．复述A/D转换的过程 2．说出ADC主要参数的含义 3．知道ADC0809的功能
重点: ADC的基本原理，功能，参数 难点: 典型ADC电路
基础部电子技术教研室
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
6.2 模数转换器(ADC)
1 . A/D转换的原理和一般过程 2 . ADC的主要技术参数 3 . 常用A/D转换技术 4 . 典型集成ADC器件及其应用
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VA 输入
R/2 RV8
+VR _比较器 +_ A
VR7
+_ A
VR6
+_ A
RV5
+_ A
VR4
+_ A
VR3
+_ A
RV2
+_ A
R/V21
+A
CP
D 8Q
D 7Q D 6Q D 5Q D 4Q D 3Q D 2Q D 1Q
V1
1 16
VR
V3
5 16 VR
V5
9 16
VR
V7
13 16 VR
Q8 溢出标志
数字电子技术 第6章 数/模和模/数转换器与应用
2 . ADC的主要技术参数 (1)分辨率: 转换器对输入模拟信号的分辨能力。
设满量程输入模拟量为：AFSB,
则：n位二进制ADC
分辨率：=
AFSB U FSB 2n 1 2n 1
通常以ADC输出数字量的位数表示分辨率的高低，因为 位数越多，量化单位就越小，对输入信号的分辨能力也就越高。