第≤节A/心转换票 AD转换器是将模拟信号转换为数字信号,转换过 程通过采样、保持、量化和编码四个步骤完成。 输入为时间上拟输入一模拟开关人( 采样与保持f(k 样值脉冲输出 连续变化的模 S(采样脉冲 拟量,输出为 时间断续模拟 变化的模拟重转 换为一系列等间 隔的脉冲,脉冲 的幅度取决于输 入模拟量
A/D 转换器是将模拟信号转换为数字信号，转换过 程通过采样、保持、量化和编码四个步骤完成。 1、采样与保持 采样是将时 间上的连续变化 的模拟量转换为 时间上断续（离 散）的模拟量。 即将时间上连续 变化的模拟量转 换为一系列等间 隔的脉冲，脉冲 的幅度取决于输 入模拟量。 模拟开关 0 0 0 F t t t O(t ) Fi (t ) S(t ) 模拟输入 f i (t)： 样值脉冲输出 f o (t)： S(t)：采样脉冲 输入为时间上 连续变化的模 拟量，输出为 时间断续模拟 量
☆采用定理 为了能正确用采样输出信号表示输入模拟量,采 样脉冲必须有足够高的频率。 为了保证能从采样信号恢复成原信号,必须满足 ∫≥2mJm:为输入模拟信号/(t)中的最高频率 在工程设计中通常取:f。=(3→5)fm ☆采样-保持电路 模拟信号经采样后,得到 系列样值脉冲,采样脉冲的宽 s(t) 度tw一般是很短暂的,在下一个 采样脉冲到来之前,应暂时保持*场效应管为采样开关 所取得的样值脉冲幅度不变,以☆电容C为保持电容。 便进行转换。因此,在采样电路 之后须加保持电路。 次运放为跟随器,起缓冲 采样保持电路组成 隔离作用。 回阿阿回同回同阿回回同同同呵≯會
为了保证能从采样信号恢复成原信号，必须满足： s 2 imax f f f imax：为输入模拟信号f i (t)中的最高频率 在工程设计中通常取： s 3 5 imax f ＝（ → ）f 模拟信号经采样后，得到 一系列样值脉冲，采样脉冲的宽 度tw一般是很短暂的，在下一个 采样脉冲到来之前，应暂时保持 所取得的样值脉冲幅度不变，以 便进行转换。因此，在采样电路 之后须加保持电路。 ☆ 场效应管为采样开关。 ☆ 电容C为保持电容。 ☆ 运放为跟随器，起缓冲 隔离作用。 为了能正确用采样输出信号表示输入模拟量，采 样脉冲必须有足够高的频率。 VO + - + VI C S(t)
采样保持电路工作过程: 在采样脉冲持续期tw内:场效应 管开关接通,输入模拟信号电压向电容ˇ C充电。 T s(t) 假定,充电时常数T=Rc巛tw, 电容C上的电压在tw期间随输入信号 变化而变化,同时运放输出也会随输入 模拟信号Ⅴi变化而变化。 采样脉冲间歇期(ts期间): 场效应开关断开,由于运放输入阻抗很高,MOS管截止 电阻也非常高,电容C上的电压无放电通路,那么电容C上 的电压就可以保持到下一个采样脉冲到来。 当下一个采样脉冲到来,场效应开关又接通,V。又随Vi 变化而变化。在输入一连串采样脉冲序列后,运放输出一连 串样值脉冲。这个样值脉冲是输入模拟量的阶梯波。 回阿回同回回回同同回回啊仆
VO + - + VI C S(t) 0 VO (t ) t TW TS 在采样脉冲持续期 t w内：场效应 管开关接通，输入模拟信号电压向电容 C充电。 假定，充电时常数τ＝RC《t w ， 电容C上的电压在 t w 期间随输入信号 变化而变化，同时运放输出也会随输入 模拟信号 Vi 的变化而变化。 采样脉冲间歇期（ t s 期间)： 场效应开关断开，由于运放输入阻抗很高，MOS管截止 电阻也非常高，电容C上的电压无放电通路，那么电容C 上 的电压就可以保持到下一个采样脉冲到来。 当下一个采样脉冲到来，场效应开关又接通，VO又随 Vi 变化而变化。在输入一连串采样脉冲序列后，运放输出一连 串样值脉冲。这个样值脉冲是输入模拟量的阶梯波
工 s(t)
0V O (t ) t TW TS V O + -+ V I C S(t)
2、量化与编码 在采样脉冲tw期间,vo=V,在两次采样的间隔时间 (Tstw)时间内,V保持不变。(Ts-tw这段时间供量 化和编码。 数字信号不仅在时间上是离散的,而且数值大小的变化 也是不连续的。因此,任何一个数字量的大小只能表示某个 规定的最小数量单位的整数倍。 什么是量化? 在A/D转换过程中,要用数字量来表示断续变化的模拟 量时,必须将采样一保持电压归化为某个最小单位的整数倍, 这个过程称为量化过程。所取得的最小单位叫做量化单位, 用Δ表示。 什么是编码? 把量化的结果用二进制或二一十进制数表示出来,称为 编码。编码输出的最低有效位(LSB)的1所代表的数量大小 就等于Δ
什么是量化？ 在采样脉冲tw期间，VO=VI，在两次采样的间隔时间 （Ts-tw)时间内，VO保持不变。 （Ts-tw)这段时间供量 化和编码。 数字信号不仅在时间上是离散的，而且数值大小的变化 也是不连续的。因此，任何一个数字量的大小只能表示某个 规定的最小数量单位的整数倍。 在A/D转换过程中，要用数字量来表示断续变化的模拟 量时，必须将采样－保持电压归化为某个最小单位的整数倍， 这个过程称为量化过程。所取得的最小单位叫做量化单位， 用Δ表示。 什么是编码？ 把量化的结果用二进制或二－十进制数表示出来，称为 编码。编码输出的最低有效位（LSB)的1所代表的数量大小 就等于Δ