化方法时的最大量化误差为: 。
量化单位的计算:。
A/D转换种类:
并行比较型ADC:速度最快;
反馈计数式ADC:速度慢;
逐次逼近型ADC:速度快;
双积分式ADC:速度较慢,精度高,抗干扰性好;
V/F式ADC:调制式ADC,用在航天;
前三种是直接A/D转换器。
二、逐次逼近型A/D转换器
模拟比较器C,三位D/A转换器,三位逐次逼近寄存器,五位节拍脉冲发生器,输出与门电路等。S/H是采样保持器,电路中设置偏移S/2量化单位是为减小量化误差之用。
转换原理:开始转换前,Q2Q1Q0=000(清零),节拍脉冲发生器置成QAQBQCQDQE=00001,则输出为d2d1d0=000,D/A输出为0,加入输入模拟电压4.65V后,因为,(高电平)。
第一个CP:QAQBQCQDQE=10000,Q2Q1Q0=100,d2d1d0=000。Q2Q1Q0=100经D/A后得:。设S=1V,所以,,Q2Q1Q0=100不够大,高位Q2=1保留;
第二个CP:QAQBQCQDQE=01000,Q2Q1Q0=110,d2d1d0=000,Q2Q1Q0=110。经D/A后得:得:,所以,,说明数据110太大,Q1=1应舍去;
第三个CP:QAQBQCQDQE=00100,Q2Q1Q0=101,d2d1d0=000,Q2Q1Q0=101。经D/A后,得:。所以,。
第四个CP:QAQBQCQDQE=00010,Q2Q1Q0=101,d2d1d0=000,Q2Q1Q0=101,即Q0=1仍保留。
第五个CP:QAQBQCQDQE=00001,Q2Q1Q0=101状态保持不变,由于QE=1,输出与门被选通,所以输出数字量为:d2d1d0=101。
3位A/D转换器的整个工作过程:
三位逐次逼近型A/D转换器的电压逼近波形图:
逐次逼近型A/D转换器的特点:
转换速度较快,对n位A/D转换器,转换一次的时间为:T=(n+2)TCP;容易与8位微机连接。
转换精度,主要决定于其中的D/A转换器的位数、线性度、电子开关压降、参考电压稳定度,以及模拟电压比较器的灵敏度等。由于集成电路制造工艺的完善,A/D转换器的精度已可达±0.005%。
三、双积分式A/D转换器
这是一种间接A/D转换器。它首先把输入的模拟信号转换成中间变量—时间T,然后再将时间T转换成数字量输出。
由于双积分分两次积分,产生两条积分斜率,所以,也有叫双斜率A/D转换器。
双积分式A/D转换器原理框图:
电路由积分器A、过零比较器C和n位二进制加法计数器等电路组成。
转换原理如下:转换开始前,进行初始化处理:计数器和触发器清零,S1接通A,S2闭合,积分电容C充分放电,V01=0,CO为0,与门G封锁。
输出数字量dn-1dn-2…d1d0=00…00
A/D转换开始:S2打开,积分器第一次向负方向积分,V01<0,CO=1,CP脉冲加入,计数器以二进制加法计数。
V01的积分电压为:
在计数器尚未计满dn-1dn-2…d1d0=11…11之前,过程继读。当计满11…11并返回000 …0后,符加触发器由0变1,S1开关接通负参考电压-VREF。积分器向正方向进行第二次积分, V01电压向正方向上升。只要V01电压尚未达到0V,C0=1,则计数器就进行第二次加法计数,当积分器正方向积分至0V时,C0=0,CP脉冲被封锁,计数器停止计数,则此时计数器所累计的数据就为输入模拟量所对应的数字量了。