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数/模转换电路(D/A)

[图文]模/数转换器(A/D)       ★★★
模/数转换器(A/D)
发布者:imefan 文章来源:本站原创 点击数: 更新时间:2008-2-7 13:51:27

一、A/D转换的基本原理

  A/D转换的基本思路:对连续变化的模拟量在一系列取定的时间瞬间进行取样,然后把该取样值用二进制数表示出来。由于将采样值再用二进制数表示出来需要一定的时间,因此,采样后的模拟量还须要保持、量化和编码等过程。所以,A/D转换过程一般要四步:采样、保持、量化和编码。

 1. 采样定理和采样—保持电路

 上边的电路就是在一系列选定的时间瞬间对输入模拟信号进行采样的电路。

  电路中S是理想的模拟开关,CH是保持电容,S开关由采样脉冲信号控制。当高电平时,开关闭合对电容CH充电(采样);当低电平时,电容器上采样的电压保持。进而可画出采样后的波形。

  为了能使采样后的信号不失真地再现原采样前的输入信号,由此,对采样的信号频率就有一定的要求。由采样定理得:,式中为输入模拟信号频谱中的最高频率成分。在实际的A/D转换中,允许存在一定的误差下,采样脉冲频率常按下式选取:。

  图示电路是一个具体的采样—保持电路,由两级运算放大器和电子开关组成,两只运放都接成电压跟随器形式。电路可以做到快速取样,A1运放输入为高阻,输出为低阻,对输入起隔离作用。

  对保持电容CH实现快速充电,时间常数远小于TC(采样时间)。A2跟器输入电阻很高,使得当S断开后,保持电容CH的保持性能好。保持电容,要求选用高质量的电容器,漏电很小(如聚苯乙希电容)。

 2. 量化和编码

  将取样后的值用一个最小单位的整数倍来表示,由于一个值不一定正好能分割成最小单位的整数倍,因此,必须对取样值进行取整归并,这种取整归并的方法和过程称量化(数值量化或数值分层)。取整归并(即量化)的方法有两种:

舍尾取整法:

  舍去不足一个量化单位的尾部,取其整数。当S表示为量化单位时,即有:。取量化值。如当S=1V时,时量化值;
时量化值。可见,这种量化方法时的最大量化误差为:。

量化单位的计算:,n是DAC的位数采保后的最大值电压。

四舍五入量化法:大于S/2量化单位的尾部归整,舍去小于S/2量化单位的尾部。如当S=1V时,时量化值;可见,这种量

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