第 18 章 模拟量和数字量的转换

40
18 18 第第第第第第第第第第 第第第第第第第第第第

Upload: lilah

Post on 19-Jan-2016

197 views

Category:

Documents


9 download

DESCRIPTION

第 18 章 模拟量和数字量的转换. 模拟量是随时间连续变化的量,绝大多数非电量(如温度、压力、速度、位移等)都是连续变化的模拟量。它们可以通过相应的传感器变换为连续变化的模拟量 ——  电压或电流,如传感器输出的 4 ~ 0mA 电流或 1 ~ 5V 的电压。而数字量是不连续变化的量,表现为 0 (低电平)和 1 (高电平)两种状态。 在实际的应用中,特别是在计算机控制中,在其接口电路上经常要进行模拟量和数字量的转换,即:输入计算机的是数字量,从计算机输出到控制现场的是模拟量。这就要求进行模拟量和数字量的转换. 18.1 数模转换和模数转换简介. - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

第第 1818 章 模拟量和数字量的转换章 模拟量和数字量的转换

模拟量是随时间连续变化的量,绝大多数非电量(如温模拟量是随时间连续变化的量,绝大多数非电量(如温

度、压力、速度、位移等)都是连续变化的模拟量。它们可度、压力、速度、位移等)都是连续变化的模拟量。它们可

以通过相应的传感器变换为连续变化的模拟量——以通过相应的传感器变换为连续变化的模拟量——电压或电电压或电

流,如传感器输出的流,如传感器输出的 44 ~~ 00mAmA 电流或电流或 11 ~~ 55VV 的电压。而的电压。而

数字量是不连续变化的量,表现为数字量是不连续变化的量,表现为 00 (低电平)和(低电平)和 11 (高电(高电

平)两种状态。平)两种状态。

在实际的应用中,特别是在计算机控制中,在其接口电在实际的应用中,特别是在计算机控制中,在其接口电

路上经常要进行模拟量和数字量的转换,即:输入计算机的路上经常要进行模拟量和数字量的转换,即:输入计算机的

是数字量,从计算机输出到控制现场的是模拟量。这就要求是数字量,从计算机输出到控制现场的是模拟量。这就要求

进行模拟量和数字量的转换 进行模拟量和数字量的转换

传感器传感器( 温度、压力、流

量等模拟量)A/DA/D

计算机(数字量)显示器显示器

D/A执行部件(模拟量控制)

打印机

能够将模拟量转换为数字量的器件称为模数转换器,简称 A/D

转换器或 ADC 。

能够将数字量转换为模拟量的器件称为数模转换器,简称 D/A

转换器或 DAC 。 ADC 和 DAC 是沟通模拟电路和数字电路的桥梁,也可称之为两者之间的接口 .

ADC 和 DAC 的应用:

18.1 18.1 数模转换和模数转换简介数模转换和模数转换简介

18.1.1 18.1.1 模拟量、数字量以及二者的相互转换 模拟量、数字量以及二者的相互转换

要用数字系统处理模拟量,就需要将模拟量转换为数字量要用数字系统处理模拟量,就需要将模拟量转换为数字量。另一方面,实际中往往需用被数字系统处理过的量去控制连。另一方面,实际中往往需用被数字系统处理过的量去控制连续动作的执行机构,如电机转速的连续调节等,所以又需要将续动作的执行机构,如电机转速的连续调节等,所以又需要将数字量转换为模拟量。数字量转换为模拟量。 图图 18.118.1 所示是一个数字控制系统框图,图中被控制对象可所示是一个数字控制系统框图,图中被控制对象可以是温度、压力、速度、位移、图像的亮度等。这些连续变化以是温度、压力、速度、位移、图像的亮度等。这些连续变化的模拟量通过各种传感器变成电压、电流或频率等电量,经的模拟量通过各种传感器变成电压、电流或频率等电量,经 A/A/

DD 转换变成数字信号。送到数字系统进行加工处理,处理后的转换变成数字信号。送到数字系统进行加工处理,处理后的数字信息再经数字信息再经 D/AD/A 转换变成电的模拟量,送到执行结构,对被转换变成电的模拟量,送到执行结构,对被控对象进行控制。控对象进行控制。

图图 18.1 18.1 数字控制系统框图 数字控制系统框图

D/A 转换器实质上是一个译码器(解码器)。一般常用的线性 D/A 转换器,其输出模拟电压 uO 和输入数字量 Dn

之间成正比关系。 UREF 为参考电压。

D/A 转换器是将输入的二进制数字量转换成模拟量,以电压或电流的形式输出。

uO = DnUREF

18.1.2 D/A18.1.2 D/A 转换的基本原理转换的基本原理

将输入的每一位二进制代码按其权值大小转换成相应的模拟量,然后将代表各位的模拟量相加,则所得的总模拟量就与数字量成正比,这样便实现了从数字量到模拟量的转换。

1-n

0iREF

ii

REF0

0REF1

1REF2n

2nREF1n

1n

REFno

U2d

U2dU2dU2dU2d

UDu

1-n

0i

ii

00

11

2n2n

1n1nn 2d2d2d2d2dD

即: D/A 转换器的输出电压 uO ,等于代码为 1 的各位所对应的各分模拟电压之和。

D/A 转换器一般由数码缓冲寄存器、模拟电子开关、参考电压、解码网络和求和电路等组成。

数码缓冲寄存器

n 位数控模拟开关 解码网络

n 位数字量输入

模拟量输出

求和电路

参考电压

18.218.2 n 位 D/A 转换器方框图

数字量以串行或并行方式输入,并存储在数码缓冲寄存器数字量以串行或并行方式输入,并存储在数码缓冲寄存器中;寄存器输出的每位数码驱动对应数位上的电子开关,将在中;寄存器输出的每位数码驱动对应数位上的电子开关,将在解码网络中获得的相应数位权值送入求和电路;求和电路将各解码网络中获得的相应数位权值送入求和电路;求和电路将各位权值相加,便得到与数字量对应的模拟量。位权值相加,便得到与数字量对应的模拟量。

图图 18.3 D/A18.3 D/A 转换器示意图转换器示意图

图图 18.4 D/A18.4 D/A 转换特性 转换特性

在转换过程中,一般要求输入信号不能发生变化,不然会在转换过程中,一般要求输入信号不能发生变化,不然会增加转换误差,需要反复比较的转换方式更是如此。通常的解增加转换误差,需要反复比较的转换方式更是如此。通常的解决方法是在决方法是在 A/DA/D 转换电路前设计取样转换电路前设计取样 -- 保持(保持( S/HS/H )电路,使)电路,使输入输入 A/DA/D 转换器的信号在一次转换时间内保持不变。转换器的信号在一次转换时间内保持不变。 但在工作频率较低、转换速率相对较快的情况下,取样但在工作频率较低、转换速率相对较快的情况下,取样 --

保持电路可以省去保持电路可以省去

18.2 18.2 数模(数模( D/AD/A )转换器)转换器

D/AD/A 转换器是将输入的二进制数字信号转换成模拟信号转换器是将输入的二进制数字信号转换成模拟信号,以电压或电流的形式输出。因此,,以电压或电流的形式输出。因此, D/AD/A 转换器可以看作是转换器可以看作是一个译码器。一般常用的线性一个译码器。一般常用的线性 D/AD/A 转换器,其输出模拟电压转换器,其输出模拟电压UU 和输入数字量和输入数字量 DD 之间成正比关系,即之间成正比关系,即 U=KDU=KD ,式中,式中 KK 为为常数。常数。

数数 -- 模转换器有很多种,在此只介绍目前用得较多的模转换器有很多种,在此只介绍目前用得较多的 R-2R-2

RR 网络型网络型 D/AD/A 转换器(转换器(也称倒梯形电阻网络数也称倒梯形电阻网络数 -- 模转换器)模转换器),其转换电路如图,其转换电路如图 18.518.5 所示。所示。

18.2.1 R-2R18.2.1 R-2R 网络型网络型 D/AD/A 转换器转换器

图图 18.5 R-2R18.5 R-2R 网络型网络型 D/AD/A 转换器转换器

RR 和和 2R2R 两种阻值的电阻组成两种阻值的电阻组成梯形电阻网络、电子模拟开关 梯形电阻网络、电子模拟开关 和运算放大器和运算放大器组成。运算放大器接成反向比例运算电路,其输出为模组成。运算放大器接成反向比例运算电路,其输出为模拟电压 ; 是输入数字量,是数码寄存器存放的四位二进制数拟电压 ; 是输入数字量,是数码寄存器存放的四位二进制数,各位的数码分别控制相应位的模拟开关,当二进制数码为,各位的数码分别控制相应位的模拟开关,当二进制数码为 11 时,时,开关接到运算放大器的反相输入端;二进制数码为开关接到运算放大器的反相输入端;二进制数码为 00 时接“地”。时接“地”。

0 3S ~ S

oU 0 3d d~

考虑到运算放大器的考虑到运算放大器的虚地特性虚地特性,无论 输入数字量为何值,,无论 输入数字量为何值,即无论即无论 2R2R 电阻接电阻接 11还是接还是接 00 ,对于,对于 R-2RR-2R 电阻网络来说,各电阻网络来说,各 2R2R

电阻的下端都相当于接地,所以从每个电阻的下端都相当于接地,所以从每个 RR 电阻向左看过去对地电电阻向左看过去对地电阻都为阻都为 2R2R 。。因此在网络中的电流分配应该是由基准电源因此在网络中的电流分配应该是由基准电源 UURR 流流

出的总电流出的总电流 IIRR 向左每流过一个电阻向左每流过一个电阻 2R2R 就被分流一半就被分流一半。。 这样流过这样流过 nn 个个 2R2R 电阻的电流分别是 , ,…, 。第 电阻的电流分别是 , ,…, 。第 个电流是流向地或是流向运算放大器,由输入数字量 所控制个电流是流向地或是流向运算放大器,由输入数字量 所控制的电子开关 确定。的电子开关 确定。流向运算放大器的总电流流向运算放大器的总电流为 为

iD

/ 2RI / 4RI/ 4RI

i iD

iS

1

i0

22

niR

ni

Ui D

i (0, 1)D (18.2.1)

又因为从基准电源又因为从基准电源 UURR 向左看的对地电阻为向左看的对地电阻为 RR ,所以从基准电,所以从基准电源流出的电流为 源流出的电流为

/R RI U R

代入公式(代入公式( 18.2.118.2.1 ),得到 ),得到

1

i0

22

niR

ni

Ui D

R

i (0, 1)D

(( 18.2.218.2.2 ))

运算放大器输出电压运算放大器输出电压为为

1f

o f i0

22

niR

ni

U Ru iR D

R

i (0, 1)D (( 18.2.318.2.3 ))

当 时,当 时,运算放大器输出电压运算放大器输出电压为为

1

o f i0

22

niR

ni

Uu iR D

i (0, 1)D

fR R

(( 18.2.418.2.4 ))

1.1. 分辨率分辨率

分辨率是指输入数字量最低有效位为 分辨率是指输入数字量最低有效位为 1 1 时,对应输出时,对应输出

可分辨的电压变化量可分辨的电压变化量 ΔΔUU 与最大输出电压与最大输出电压 UUmm 之比,即 之比,即

12

1

nmU

U分辨率 分辨率

分辨率越高,转换时对输入量的微小变化的反应越灵敏分辨率越高,转换时对输入量的微小变化的反应越灵敏

。 而分辨率与输入数字量的位数有关,。 而分辨率与输入数字量的位数有关, nn 越大,分辨率越越大,分辨率越

高。 高。

18.2.8 D/A18.2.8 D/A 转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标

2. 2. 转换精度转换精度

转换精度是实际输出值与理论计算值之差,这种差值,转换精度是实际输出值与理论计算值之差,这种差值,由转换过程各种误差引起由转换过程各种误差引起 , , 主要指静态误差,它包括: 主要指静态误差,它包括:

① ① 非线性误差。非线性误差。它是电子开关导通的电压降和电阻网它是电子开关导通的电压降和电阻网络电阻值偏差产生的,常用满刻度的百分数来表示。 络电阻值偏差产生的,常用满刻度的百分数来表示。

② ② 比例系数误差。比例系数误差。它是参考电压它是参考电压 UURR 的偏离而引起的误的偏离而引起的误

差,因差,因 UURR 是比例系数, 故称之为比例系数误差。当是比例系数, 故称之为比例系数误差。当 ΔΔUURR

一定时,比例系数误差如图 一定时,比例系数误差如图 18 - 6 18 - 6 中的虚线所示。中的虚线所示。

18-6 18-6 比率系数误差比率系数误差

③ ③ 漂移误差。漂移误差。它是由运算放大器零点漂移产生的误它是由运算放大器零点漂移产生的误

差。当输入数字量为 差。当输入数字量为 0 0 时,由于运算放大器的零点漂时,由于运算放大器的零点漂

移,输出模拟电压并不为 移,输出模拟电压并不为 00 。这使输出电压特性与理想。这使输出电压特性与理想

电压特性产生一个相对位移,如图电压特性产生一个相对位移,如图 18-7 18-7 中的虚线所示中的虚线所示

。 。

图 图 18-7 18-7 漂移误差漂移误差

3. 3. 建立时间建立时间

从数字信号输入从数字信号输入 DACDAC 起,到输出电流(或电压)起,到输出电流(或电压)

达到稳态值所需的时间为建立时间。 建立时间的大小达到稳态值所需的时间为建立时间。 建立时间的大小

决定了转换速度。目前 决定了转换速度。目前 10~12 10~12 位单片集成位单片集成 D/AD/A

转换器(不包括运算放大器)的建立时间可以在 转换器(不包括运算放大器)的建立时间可以在 1 1 微微

秒以内。 秒以内。

八位集成八位集成 DAC0832DAC0832

图 图 18-8 18-8 集成集成 DAC0832DAC0832 框图与引脚图框图与引脚图

它由一个八位输入寄存器、一个八位它由一个八位输入寄存器、一个八位 DACDAC 寄存器和一个寄存器和一个

八位八位 D/AD/A 转换器三大部分组成,转换器三大部分组成, D/AD/A 转换器采用了倒转换器采用了倒 TT 型型 RR--

22RR 电阻网络。由于电阻网络。由于 DAC0832DAC0832有两个可以分别控制的数据寄存有两个可以分别控制的数据寄存

器,所以,在使用时有较大的灵活性, 可根据需要接成不同器,所以,在使用时有较大的灵活性, 可根据需要接成不同

的工作方式。的工作方式。 DAC0832DAC0832 中无运算放大器,且是电流输出,使中无运算放大器,且是电流输出,使

用时须外接运算放大器。芯片中已设置了用时须外接运算放大器。芯片中已设置了 RRfbfb ,只要将 ,只要将 9 9 脚脚

接到运算放大器的输出端即可。若运算放大器增益不够, 还接到运算放大器的输出端即可。若运算放大器增益不够, 还

须外加反馈电阻。须外加反馈电阻。

器件上各引脚的名称和功能如下: 器件上各引脚的名称和功能如下:

ILEILE : 输入锁存允许信号, 输入高电平有效。 : 输入锁存允许信号, 输入高电平有效。

CSCS : 片选信号, 输入低电平有效。 : 片选信号, 输入低电平有效。

WR1WR1 : 输入数据选通信号, 输入低电平: 输入数据选通信号, 输入低电平有效。 有效。

WR2WR2 : 数据传送选通信号, 输入低电平: 数据传送选通信号, 输入低电平有效。 有效。

XFERXFER : 数据传送选通信号, 输入低电平: 数据传送选通信号, 输入低电平有效。 有效。

DD77~~DD00 : 八位输入数据信号。 : 八位输入数据信号。

UUREFREF : 参考电压输入。 一般此端外接一个精确、 稳定: 参考电压输入。 一般此端外接一个精确、 稳定的电压基准源。的电压基准源。 UUREFREF 可在可在 -10V-10V至至 +10 V+10 V范围内选择。 范围内选择。

RRfbfb : 反馈电阻(内已含一个反馈电阻)接线端。: 反馈电阻(内已含一个反馈电阻)接线端。

IIOUT1OUT1 :: DACDAC 输出电流 输出电流 11 。此输出信号一般作为运算。此输出信号一般作为运算放大器的一个差分输入信号。当放大器的一个差分输入信号。当 DACDAC 寄存器中的各位为 寄存器中的各位为 1 1

时,电流最大;为全 时,电流最大;为全 0 0 时,电流为 时,电流为 00 。 。

IIOUT2OUT2 :: DACDAC 输出电流输出电流 22 。它作为运算放大器的另一。它作为运算放大器的另一

个差分输入信号(一般接地)。个差分输入信号(一般接地)。 IIOUT1OUT1 和和 IIOUT2OUT2 满足如下关满足如下关系: 系:

IIOUT1OUT1++IIOUT2OUT2== 常数常数

UUCCCC : 电源输入端(一般取: 电源输入端(一般取 +5V+5V )。 )。

DGNDDGND : 数字地。 : 数字地。

AGNDAGND : 模拟地。 : 模拟地。

从从 DAC0832DAC0832 的内部控制逻辑分析可知,当的内部控制逻辑分析可知,当 ILEILE 、、 CC

SS 和和 WR1WR1 同时有效时,同时有效时, LE1LE1 为高电平。在此期间,输入为高电平。在此期间,输入

数据数据 DD77~~DD00 进入输入寄存器。当进入输入寄存器。当 WR2WR2 和和 XFERXFER 同时有同时有

效时,效时, LE2LE2 为高电平。在此期间,输入寄存器的数据进为高电平。在此期间,输入寄存器的数据进

入入 DACDAC 寄存器。八位寄存器。八位 D/AD/A 转换电路随时将转换电路随时将 DACDAC 寄存器寄存器

的数据转换为模拟信号(的数据转换为模拟信号( IIOUT1OUT1++IIOUT2OUT2 )输出。 )输出。

DAC0832 DAC0832 的使用有双缓冲器型、单缓冲器型和直的使用有双缓冲器型、单缓冲器型和直

通型等三种工作方式。 通型等三种工作方式。

图 图 18-9 DAC083218-9 DAC0832 的三种工作方式的三种工作方式

18.3 18.3 模数模数 (A/D)(A/D) 转换器转换器

模–数模–数 (A/D)(A/D) 转换器的任务是将模拟量转转换器的任务是将模拟量转换成数字量换成数字量 ,,它是模拟信号和数字仪器的接口。根它是模拟信号和数字仪器的接口。根据其性能不同,类型也比较多。据其性能不同,类型也比较多。

下面介绍逐次逼近式下面介绍逐次逼近式 A/DA/D 转换电路的原理转换电路的原理和一种常用的集成电路组件。最后举例说明其应和一种常用的集成电路组件。最后举例说明其应用。用。

18.3.1 A/D18.3.1 A/D 转换器转换器 其工作原理可用天平秤重过程作比喻来说其工作原理可用天平秤重过程作比喻来说明。若有四个砝码共重明。若有四个砝码共重 1515克,每个重量分别为克,每个重量分别为 88 、、44 、、 22 、、 11克。设待秤重量克。设待秤重量 Wx = 13Wx = 13 克,可以用下表克,可以用下表步骤来秤量:步骤来秤量:

22 8 g + 4 g

33 8 g + 4 g + 2 g

44 8 g + 4 g + 1 g

11 8 g 8g < 13g ,

12g < 13g ,

14g > 13g ,13g = 13g ,

8 g8 g

12 g12 g

12 g12 g

13g

暂时结果砝 码 重 比 较 判 断顺 序

保留保留

保留保留

撤去撤去保留保留

QF3

S R RF2

S

Q

RF1

S

Q

RF0

S

Q

& d3

& d2

& d1

& d0

读出“与门”

& & & &

≥1 ≥1 ≥1

d3

d0

E

读出控制端

U1 UA

- +

+电压

比较器

逐次逼近寄存器

控制逻辑门

时钟脉冲 五位顺序脉冲发生器

四位逐次逼近型模 -数转换器的原理电路

四位 D/A 转换器

CQ4 Q3 Q2 Q1 Q0

d2 d1

1. 1. 转换原理转换原理(( 待转换的模拟电压待转换的模拟电压 ))UUII

数码寄存器数码寄存器

顺序脉冲发生器顺序脉冲发生器

--+

D/AD/A 转换器转换器

u0

控控制制逻逻辑辑

时钟

清清 00、置数、置数

清清 00、置数、置数

CP(CP(移位命令移位命令 ))

““1”1”状态是否保状态是否保留留 控制端控制端

UUAA试探电压试探电压

放哪一放哪一个砝码个砝码

砝码是砝码是否保存否保存

2. 2. 转换过程转换过程

22

33

44

11 1 0 0 0 UUAA << UUII

6V

UUAA << UUII

5. 5V

留留

去去

留留

留留

4V

UUAA >> UUII

5V

UUAA UUII

““1”1”留否留否dd3 3 dd2 2 dd1 1 dd00 UUAA(V)(V)顺 序顺 序 比 较 判 断比 较 判 断

1 1 0 0

1 0 1 0

1 0 1 1

例:例: UURR= 8V= 8V ,, UUII = 5.52V= 5.52V

)2222(2

8 00

11

22

334A ddddU

D/A 转换器输出 UA 为正值

转换数字量转换数字量 1011 4+1+0.5 = 5.5V1011 4+1+0.5 = 5.5V

转换误差为 –转换误差为 – 0.02V0.02V

例:例: UURR= 8V= 8V ,, UUI I = 5.52V= 5.52V

若输出为 若输出为 88 位数字量位数字量

转换数字量转换数字量 1011000110110001

4+1+0.5+0.03125 = 5.53125V4+1+0.5+0.03125 = 5.53125V

转换误差为 转换误差为 +0.01125V+0.01125V

位数越多误差越小位数越多误差越小

)222(2

8 00

66

778 dddU A

逐次逼近转换过程示意图逐次逼近转换过程示意图6

VU /A

3D

2D

1D

0D

t0 t1 t3

1

0

0

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

0

0

0

1

0

1

1

t2

RUD 21,13 对应于时

RUD 41,12 对应于时

RUD 81,11 对应于时

RUD 161,10 对应于时

V,8R U设参考电压5

432

10

。输入电压 V52.5I U

UUA A > U> UII

UUA A < U< UII

输出数字量转换完毕 ,10110123 dddd

V5.5U对应模拟电压(( 转换误差转换误差 : –0.02V): –0.02V)

18.3.2 18.3.2 A/D A/D 变换器的主要技术指标变换器的主要技术指标 (( 11 )分辨力与分辨率:)分辨力与分辨率: 分辨力是分辨力是 A/DA/D 转换器分辨最小模拟量的能力,是二进制数的转换器分辨最小模拟量的能力,是二进制数的一个码距,即一个一个码距,即一个 LSBLSB 。。 分辨率通常指分辨率通常指 A/DA/D 转换器的二进制位数。同转换器的二进制位数。同 D/AD/A 转换器一样转换器一样,分辨力与分辨率有时不加区分。二进制位数越多,,分辨力与分辨率有时不加区分。二进制位数越多, A/DA/D 转换器转换器分辨最小模拟量的能力也就越强。为方便起见,也用其他进制数分辨最小模拟量的能力也就越强。为方便起见,也用其他进制数(主要是十进制数)表示分辨率,如四位十进制数等。有时十进(主要是十进制数)表示分辨率,如四位十进制数等。有时十进制数的最高位不能到制数的最高位不能到 99 ,常用分数表示,分子表示可达到的最,常用分数表示,分子表示可达到的最大值,分母表示标称值。如某大值,分母表示标称值。如某 A/DA/D 转换器最大可表示为转换器最大可表示为 1919999999

,称为 位。又如最大可表示为,称为 位。又如最大可表示为 33999999 ,称为 位,称为 位 。 。14

21

32

(( 22 )量化误差:)量化误差: 量化误差通常是指量化误差通常是指 11 个个 LSBLSB 的输出变化对应模拟量的范围的输出变化对应模拟量的范围。如前所述,这是一个不可消除的误差。容易看出,图。如前所述,这是一个不可消除的误差。容易看出,图 7.67.6 (( aa

)中的量化误差即为)中的量化误差即为 1LSB1LSB 。若将折线左移半个台阶宽度,如。若将折线左移半个台阶宽度,如图图 7.67.6 (( bb )所示,则可将量化误差减小为 ,这是应用)所示,则可将量化误差减小为 ,这是应用了“四舍五入”的原理 。了“四舍五入”的原理 。

1LSB

2

(( 33 )转换精度:)转换精度: 转换器的转换精度不仅仅取决于量化误差,而是由多种因转换器的转换精度不仅仅取决于量化误差,而是由多种因素决定的。转换器的转换精度一般表示为 。素决定的。转换器的转换精度一般表示为 。 其中, 为满量程相对误差, 是量化带来的误差。如其中, 为满量程相对误差, 是量化带来的误差。如某某 A/DA/D 转化器的精度为 。 称为一个字误差,转化器的精度为 。 称为一个字误差,通常即为量化误差。为方便起见,有时也用十进制数表示精度通常即为量化误差。为方便起见,有时也用十进制数表示精度, 。, 。

LSBn LSBn

( 0.5 1)LSB % 1LSB

( 0.1 0.002 ) mV % %

(( 44 )线性误差:)线性误差:指由指由 LSBLSB 量化误差带来的阶梯误差。量化误差带来的阶梯误差。 (( 55 )转换时间:)转换时间:完成一次转换所用的时间。完成一次转换所用的时间。 (( 66 )转换速率:)转换速率:每秒转换的次数。每秒转换的次数。 值得注意的是,转换速率与转换时间不一定是倒数关系。值得注意的是,转换速率与转换时间不一定是倒数关系。两次转换过程允许有部分时间的重叠,因此转换速率大于转换两次转换过程允许有部分时间的重叠,因此转换速率大于转换时间的倒数,这叫做管线(时间的倒数,这叫做管线( PipeliningPipelining )工作方式。这种工作)工作方式。这种工作方式对于提高方式对于提高 A/DA/D 转换器的转换速率是非常有效的转换器的转换速率是非常有效的

ADC0809ADC0809八位八位 A/DA/D 转换器转换器

GNDGND

CCBB

AA

++

8

比较器 逻辑控制

逐次逼近 寄存器

D/A 转换器地址锁存 译 码 器

三态输出锁存器

UUDDDD

UURR(+)(+) UURR(-)(-)

DD77

DD00

DD66DD55DD44DD33DD22DD11

ININ77

ININ66

ININ55

ININ44ININ33

ININ22

ININ11

ININ00

ALEALE

EOCEOC

STARTSTART CLOCKCLOCK

EOUTEOUT

ADCADC 0809 0809 管脚分布图管脚分布图

UURR(-)(-)

BB

DD44

DD00

DD22

DD77

DD66

DD55

11223344

5566

778899

1010 191918181717161615151414

131312121111

2020

25252424232322222121

262627272828 ININ22

ININ11

ININ00

GNDGNDDD11

ALEALEEOCEOC STARTSTART

CLOCKCLOCK

DD33

ININ33

ININ44

ININ55

ININ66

ININ77

EOUTEOUT

AA

CC

UUR R (+)(+)UUDDDD