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多路ad转换器电路有几种常见方案各有什么优缺点

归档日期:09-04       文本归类:多路转换通道      文章编辑:爱尚语录

  集成A/D转换器 因为模拟信号在时间上是连续的,所以,在将模拟信号转换成数字信号时,必须在选定的一系列时间点上对输入的模拟信号进行采样,然后将这些采样值转换成数字量输出。通常A/D转换的过程包括采样、保持和量化、编码两大步骤。

  采样:是指周期地获取模拟信号的瞬时值,从而得到一系列时间上离散的脉冲采样值。

  保持:是指在两次采样之间将前一次采样值保存下来,使其在量化编码期间不发生变化。

  经采样保持得到的信号值依然是模拟量,而不是数字量。任何一个数字量的大小,都是以某个最小数字量单位的整数倍来表示的。

  量化:将采样保持电路输出的模拟电压转化为最小数字量单位整数倍的转化过程称为量化。

  所取的最小数量单位叫做量化单位,其大小等于数字量的最低有效位所代表的模拟电压大小,记作ULSB。

  编码:把量化的结果用代码(如二进制数码、BCD码等)表示出来,称为编码。?

  A/D转换过程中的量化和编码是由A/D转换器实现的。 一 .A/D转换器的类型 A/D转换器的类型很多,根据转换方法的不同,最常用的A/D转换器有如下几种类型。

  并行比较型A/D转换器由电阻分压器、电压比较器、数码寄存器及编码器4个部分组成。这种A/D转换器最大的优点是转换速度快,其转换时间只受电路传输延迟时间的限制,最快能达到低于20ns。缺点是随着输出二进制位数的增加,器件数目按几何级数增加。一个n位的转换器,需要2n-1个比较器。例如,n=8时,需要28-1=255个比较器。因此,制造高分辨率的集成并行A/D转换器受到一定限制。显然,这种类型的A/D转换器适用于要求转换速度高、但分辨率较低的场合。

  逐次比较型A/D转换器是集成ADC芯片中使用最广泛的一种类型。它由电压比较器、逻辑控制器、D/A转换器及数码寄存器组成。逐次比较型A/D转换器的特点是转换速度较快,且输出代 码的位数多,精度高。

  双积分型A/D转换器是一种间接A/D转换器。其工作原理是把输入的模拟电压转换成一个与之成正比的时间宽度信号,然后在这个时间宽度里对固定频率的时钟脉冲进行计数,其结果就 是正比于输入模拟信号的数字量输出。它由积分器、检零比较器、时钟控制门和计数器等几部分组成。双积分型A/D转换器的优点是精度高、抗干扰能力强,缺点是速度较慢。在对速度要求不高的数字化仪表中得到广泛使用。 二 .A/D转换器的主要技术参数 1.分辨率 ?

  分辨率是指输出数字量变化一个最小单位(最低位的变化),对应输入模拟量需要变化的量。 输出位数越多,分辨率越高。通常以输出二进制码的位数表示分辨率。

  相对精度是指实际转换值偏离理想特性的误差。通常以数字量最低位所代表模拟输入值来衡量,如相对精度不超过±1/2LSB

  3.转换时间 转换时间是指A/D转换器从接到转换命令起到输出稳定的数字量为止所需要的时间。它反映A/D转换器的转换速度。 此外,还有输入电压范围、功率损耗等。 /B(D/A)转换器的主要技术指标——转换精度D/A转换器的主要技术指标包括:转换精度、转换速度和温度特性等。 转换精度D/A转换器的转换精度通常用分辨率和转换误差来描述。★分辨率用于表征D/A转换器对输入微小量变化的敏感程度。其定义为D/A转换器模拟量输出电压可能被分离的等级数。输入数字量位数愈多,输出电压可分离的等级愈多,即分辨率愈高。所以在实际应用中,往往用输入数字量的位数表示D/A转换器的分辨率。此外,D/A转换器也可以用能分辨最小输出电压与最大输出电压之比给出。n位D/A转换器的分辨率可表示为1/(2n-1)。它表示D/A转换器在理论上可以达到的精度。D/A转换器的转换精度通常用分辨率和转换误差来描述。★由于D/A转换器中各元件参数存在误差,基准电压不够稳定和运算放大器的零漂等各种因素的影响,使得D/A转换器实际精度还与一些转换误差有关,如比例系数误差、失调误差和非线性误差等。比例系数误差是指实际转换特性曲线的斜率与理想特性曲线斜率的偏差。如在n位倒T型电阻网络D/A转换器中,当VREF偏离标准值△VREF时,就会在输出端产生误差电压△vO。由式可知 △VREF引起的误差属于比例系数误差。失调误差由运算放大器的零点漂移引起,其大小与输入数字量无关,该误差使输出电压的偏移特性曲线位D/A转换器的失调误差非线性误差是一种没有一定变化规律的误差,一般用在满刻度范围内,偏离理想的转移特性的最大值来表示。引起非线性误差的原因较多,如电路中的各模拟开关不仅存在不同的导通电压和导通电阻,而且每个开关处于不同位置(接地或接VREF)时,其开关压降和电阻也不一定相等。又如,在电阻网络中,每个支路上电阻误差不相同,不同位置上的电阻的误差对输出电压的影响也不相同等,这些都会导致非线性误差。综上所述,为获得高精度的D/A转换精度,不仅应选择位数较多的高分辨率的D/A转换器,而且还需要选用高稳定的VREF和低零漂的运算放大器才能达到要求。

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