逐次逼近式AD与双积分AD

模拟信号→频率F →数字量；
接口电路简单，转换速率较慢，精度较高;
适合远距离的数据传送。
1、逐位逼近式A/D 《计算机控制系统》 第二章 过程通道
沈阳工程学院动力系 崔长春
1）结构：
2）比较原理 ：
二分搜索：找出一系列的中间值； 反馈比较：把要转换的模拟量和一系列的中间值作比较，
确定搜索范围； 逐位逼近：从高位到低位逐位确定各位数码是1还是0。
Ⅱ）模拟量输入电压UIN与DA输出电压UF在比较确器定反中1馈比/2比较搜较索，范围 若UIN<UF，说明模拟量输入电压比寄存器输出的数码（10…0） 小，即必在011…1——00…0之间，此时最高位应为0；
若UIN≥UF，说明模拟量输入电压比寄存器输出的数（10…0） 大，即必在10…00——11…1之间，此时最高位应为1 ；
3、实际采样过程与理论采样过程的区别： 理论过程：在AD转换时间内采样方式，其余时间保持方式； 实际过程：在AD转换时间内保持方式，其余时间采样方式；
《计算机控制系统》 第二章 过程通道
沈阳工程学院动力系 崔长春
自编2-2：四位D/A转换器，基准电压为10V，当输入数
字量D为1001时，其输出的模拟量为多少？
)
1 4 U REF
找出了第二个中间值
Ⅱ）模拟量输入电压UIN与DA输出电压UF在比较器中比较
若UIN<UF，说明模拟量输入电压比寄存器输出的数码
（010…0）小，即必在001…1——000…0之间，此时
次高位应为0；
反馈比较，
若UIN≥UF，说明模拟量输入电压比寄存器确输定出1的/4数搜码索范围
(1 1 2
1
1 22
0
1 23
0
1 2n
)
3 4
U
REF
找出了第二个中间值
Ⅱ）模拟量输入电压UIN与DA输出电压UF在比较器中比较
若UIN<UF，说明模拟量输入电压比寄存器输出的数码（110…0）小， 即必在101…1——100…0之间，此时次高位应为0；
若UIN≥UF，说明模拟量输入电压比寄存器输出的数码（110…0）大， 即必在110…0 ——111…1之间，此时次高位应为1 ；
（作业）
解：U OUT
U REF
D 2n
10 (1
1 2
0
1 22
0
1 23
1
1 24
)
10 (1 0 0 1 )
2
16
5.625V
《D计／算机A控转制系换统》器第二工章作过程原通道理
沈阳工程学院动力系 崔长春
对 n 位D/A转换器而言，当输
入数字量为 D=Dn-1…D1D0 时， 其输出电压为
上节重点及难点 《计算机控制系统》 第二章 过程通道
沈阳工程学院动力系 崔长春
模拟量输入通道的组成 信号处理器 多路开关 信号放大器 采样/保持器 S/H的工作方式 实际采样过程与理论采样过程的区别； A/D转换器
逐次逼近式AD、双斜积分式AD 、电压-频率式AD
D/A转换器的工作原理及计算应用
（010…0）大，即必在011…1 ——010…0之间，此时
次高位应为1 ；
同《计理算，机当控制假系设统》已第确二定章最过高程通位道 Dn-1=1时：
③确定次高位
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Ⅰ）设定SAR中的次高位为“1”， 其余位为“0”，即D=110…0， 送往D／A转换成电压UF；
则
UF
U REF
3）转换过程： 《计算机控制系统》 第二章 过程通道
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① 清零；
② 确定最高位；
③ 确定次高位；
④ 确定第三位；
… 这样逐位比较下去，一直到最低位为止；
⑤ 完成后发出转换结束信号，此时寄存器SAR中的值即是A/D转 换的结果。
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1、逐位逼近式A/D
数字量→DA →模拟量→与模拟信号比较；
转换速度快，转换精度较高，抗干扰能力较差;
目前16位以下A／D转换中应用较多的一种.
2、双斜积分式A／D转换器
模拟信号→时间T →数字量；
转换速度很慢，转换精度高，抗干扰能力较强;
多用于数据采集系统；
3、电压-频率式A／D
U OUT
U REF 2n
(Dn-1 2n1
D1 21
D0
20)
U REF
D 2n
(2 9)
例：四位T型网络D/A转换器，基准电压为10V，当输入数字量
D为1000、1100、1110时，其输出的模拟量为多少？
解：U OUT
U REF
D 2n
10 (1 1 2
0
1 22
1 0 23
1 0 24 )
10 (1 2
0 0 0)
5V
解：U OUT
U REF
D 2n
10 (1
1 2
1
1 22
0
1 23
0
1 24
)
10 (1 2
1 4
0 0)
7.25V
解：U OUT
U REF
D 2n
10 (1
1 2
1
1 22
1
1 23
0
1 24
)
10 (1 2
1 4
1 8
0)
8.75V
(五)A/D转换器 《计算机控制系统》 第二章 过程通道
D
0
1 2n
)
即
UF
U REF
(1
1 2
0
1 22
0
1 2n
)
U REF 2
找出了第一个中间值
②确定最高位： 《计算机控制系统》 第二章 过程通道
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Ⅰ）设定SAR中的最高位为“1”， 其余位为“0”，即D=10…0， 送往D／A转换成电压UF UF=UREF/2(找出了第一个中间值)
（四）采样／保持器 《计算机控制系统》 第二章 过程通道
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1、S/H的作用 在采样时刻，采集过程变量； 保持A/D的输入值在转换时间内不变；
2、采样/保持电路 采样方式：K闭合，C充电，输出Usc随输入Usr变化直到两 者相等； 保持方式：K打开，C保持电荷，输出Usc保持不变；
3）转换过程：
①清零；
②确定最高位： 《计算机控制系统》 第二章 过程通道
Ⅰ）设定SAR中的最高位为“1”， 其余位为“0”，即D=10…0， 送往D／A转换成电压UF
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设n位数字量D Dn-1Dn-2 D0
相应的模拟量U F
U REF
(Dn-1
1 21
D
n-2
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3《）计算转机控换制过系统程》 ：第二章 过程通道
① 清零； ② 确定最高位；（假设已确定最高位Dn-1=0）
③确定次高位
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Ⅰ）设定SAR中的次高位为“1”，
其余位为“0”，即D=010…0，送往D／A转换成电压UF；
则
UF
U REF
(0 1 2
1
1 22
0
1 23
0
1 2n