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数字电路基础知识PPT课件

T2变成脉冲个数N保存下来。
(1)电路组成
① 积分器: Qn=0,对被测电压uI进行积分; Qn=1,对基准电压-UREF进行积分。
② 检零比较器C:当uO≥0时,uC=0;当uO< 0时,uC=1。
③ 计数器:为n+1位异步二进制计数器。第一
次计数,是从0开始直到2n对CP脉冲计数,形成固
定时间T1=2nTc(Tc为CP脉冲的周期),T1时间到 时Qn=1,使S1从A点转接到B点。第二次计数,是 将时间间隔T2变成脉冲个数N保存下来。
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设UI为输入电压在T1时间间隔内的平均值,则 第一次积分结束时积分器的输出电压为
U P
1 RC
T1
0
uI dt
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
T1 RC
U
I
2n TC RC
UI
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③ 比较阶段:在t=t1时刻,S1接通B点,-UREF加 到积分器的输入端,积分器开始反向积分,uO开始从 Up点以固定的斜率回升,若以t1算作0时刻,此时有
8.2.2 A/D转换器工作原理
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 电压转换型A/D转换器
1. 逐次比较型A/D转换器
天平称重过程:砝码(从最重到最轻),依次 比较,保留/移去,相加。
逐次比较思路:不同的基准电压--砝码。
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④ 时钟脉冲控制门G1:当uC =1时,门G1打开, CP脉冲通过门G1加到计数器输入端。
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(2)工作原理
先定时(T1)对uI正 向积分,得到Up,Up∝uI;
双积分型ADC的工作波形
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再对-UREF积分,积 分器的输出将从Up线性上 升到零。这段积分时间是 T2,T2∝Up∝uI;
6.8359375
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相对误差仅为0.06%。转换精度取决于位数。
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8位逐次比较型A/D转换器波形图
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2. 双积分型A/D转换器
基本原理:对输入模拟电压uI和基准电压-UREF 分别进行积分,将输入电压平均值变换成与之成正 比的时间间隔T2,然后在这个时间间隔里对固定频 率的时钟脉冲计数,计数结果N就是正比于输入模 拟信号的数字量信号。
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n位A/D转 换器
基准电压 UREF
电路由启动脉冲启动后: 逐次逼近型ADC电路框图
CP
D n-1D n-2 D n-3…D1D0
0
1 0 0… 00
1
D n-1 1 0… 00
2
D n-1 D n-2 1… 00


2n0-210/12/30 D n-1D n-2 D n-3…D11
u0 (V) 0.5UREF 0.75/0.25UREF … … …
CP
D7D6D5D4D3D2D1D0
u0 (V)
uI>uO
0 10000000
5
1
1 11000000
7.5
0
2 10100000
6.25
1
3 10110000
6.875
0
4 10101000
6. 5625
1
5 10101100
6.71875
1
6 10101110
6.796875
1
7 10101111
(1)电路组成
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双积分型ADC电路
①②③ ④ 计积检数时分 零器钟:器 比为脉: 较n冲+器Q1控位nC=异:制0步,当门二对进uGO被制1≥:计0测时当数电器,u。压Cu第=Cu1一=I时进次0计,行;数门积,G分是1从;打0开开始,直 2020Q到 TC/112时n2P/3n=0脉对间1C到,冲P时脉对通Q冲n基过=计1数准门,,使电G形S1压1成加从固-A到当U定点R时转计uEOF间接数进<T到1器行0=B点时2输积n。T,c入第分(u二T端。Cc次=为。计C1数P。脉,冲是的将周时期间)间,6隔
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U REF RC
T2
2n TC RC
UI
T2
2n TC U REF
UI
由于T1=2nTc,所以有
T2
T1 U REF
UI
可见,T2∝UI。
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结论:
第一,如果减小uI(即图7-12中的uI′),则当t=T1 时,uO=Up′,显然Up′<Up,从而有T2′<T2;
uI>uO? 1(D n-1为1)/0(D n-1为0) 1(D n-2为1)/0(D n-2为0) 1(D n-3为1)/0(D n-3为0) … 1(D 0为1)/0(D 0为0) 2
实例 8位A/D转换器,输入模拟量uI=6.84V,
uI>uO为1 否则为0
D/A转换器基准电压 UREF=10V。
uO
UP
1 RC
t
0 (U REF )dt
2n TC RC
UI
U REF RC
t
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当t=t2时,uO正好过零,uC翻转为0,G1关闭, 计数器停止计数。在T2期间计数器所累计的CP脉冲 的个数为N,且有T2=NTC。
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若以t1算作0时刻,当t=T2时,积分器的输出 uO=0,此时则有
在T2期间内计数器对 时钟脉冲CP计得的个数为 N,N∝T2∝Up∝uI 。
由于这种转换需要两 次积分才能实现,因此称 该电路为双积分型ADC。8
工作过程:
① 准备阶段:转换控制信号CR=0,将计数器 清0,并通过G2接通开关S2,使电容C放电;同时, Qn=0使S1接通A点。
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② 采样阶段:当t=0时,CR变为高电平,开 关S2断开,积分器从0开始对uI积分,积分器的输出 电压从0V开始下降,即
uO
1 RC
t
0 uI dt
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与此同时,由于uO<0,故uC=1,G1被打开,CP 脉冲通过G1加到FF0上,计数器从0开始计数。直到当 t=t1时,FF0~FFn-1都翻转为0态,而Qn翻转为1态, 将S1由A点转接到B点,采样阶段到此结束。若CP脉 冲的周期为Tc,则T1=2nTc。
第二,T1的时间长度与uI的大小无关,均为2nTc; 第三,第二次积分的斜率是固定的,与Up的大小无 关。
由于T2=NTc,所以
N T2 TC
2n U REF
UI
可见,N∝UI∝uI,实现了A/D转换,N为转换结果。
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写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
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