A/D转换器原理

2012-06-25 14:34:09来源: 互联网

A/D转换器是用来通过一定的电路将模拟量转变为数字量。

模拟量可以是电压、电流等电信号,也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。但在A/D转换前,输入到A/D转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。

A/D转换后,输出的数字信号可以有8位、10位、12位和16位等。

A/D转换器的工作原理
   主要介绍以下三种方法:
           逐次逼近法 
           双积分法
           电压频率转换法

(1). 逐次逼近法
逐次逼近式A/D是比较常见的一种A/D转换电路,转换的时间为微秒级。
采用逐次逼近法的A/D转换器是由一个比较器、D/A转换器、缓冲寄存器及控制逻辑电路组成,如图4.21所示。
基本原理是从高位到低位逐位试探比较,好像用天平称物体,从重到轻逐级增减砝码进行试探。

逐次逼近法


图4.21  逐次逼近式A/D转换器原理框图

逐次逼近法转换过程是:初始化时将逐次逼近寄存器各位清零;转换开始时,先将逐次逼近寄存器最高位置1,送入D/A转换器,经D/A转换后生成的模拟量送入比较器,称为    Vo,与送入比较器的待转换的模拟量Vi进行比较,若Vo<Vi,该位1被保留,否则被清除。然后再置逐次逼近寄存器次高位为1,将寄存器中新的数字量送D/A转换器,输出的    Vo再与Vi比较,若Vo<Vi,该位1被保留,否则被清除。重复此过程,直至逼近寄存器最低位。转换结束后,将逐次逼近寄存器中的数字量送入缓冲寄存器,得到数字量的输出。逐次逼近的操作过程是在一个控制电路的控制下进行的。

(2)双积分法
采用双积分法的A/D转换器由电子开关、积分器、比较器和控制逻辑等部件组成。如图4.22所示。
基本原理是将输入电压变换成与其平均值成正比的时间间隔,再把此时间间隔转换成数字量,属于间接转换。

双积分法


 

图4.22  双积分式A/D转换的原理框图

双积分法A/D转换的过程是:先将开关接通待转换的模拟量Vi,Vi采样输入到积分器,积分器从零开始进行固定时间T的正向积分,时间T到后,开关再接通与Vi极性相反的基准电压VREF,将VREF输入到积分器,进行反向积分,直到输出为0V时停止积分。Vi越大,积分器输出电压越大,反向积分时间也越长。计数器在反向积分时间内所计的数值,就是输入模拟电压Vi所对应的数字量,实现了A/D转换。

(3)电压频率转换法
采用电压频率转换法的A/D转换器,由计数器、控制门及一个具有恒定时间的时钟门控制信号组成,如图4.23所示。
它的工作原理是V/F转换电路把输入的模拟电压转换成与模拟电压成正比的脉冲信号

电压频率转换法

图4.23 电压频率式A/D转换原理框图

电压频率转换法的工作过程是:当模拟电压Vi加到V/F的输入端,便产生频率F与Vi成正比的脉冲,在一定的时间内对该脉冲信号计数,时间到,统计到计数器的计数值正比于输入电压Vi,从而完成A/D转换。

2.A/D转换器性能指标
分辨率
稳定时间(又称转换时间)
量程
精度

关键字:A  D  转换器

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/0625/article_16309.html
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