第1页，共31页，星期日，2025年，2月5日4.2模拟量输入通道——学习要点了解模拟量输入通道的组成掌握逐次逼近与双积分转换原理模拟量与数字量的对应转换关系量化与量化误差的概念A/D转换器的主要技术指标及其所表示的意义。第2页，共31页，星期日，2025年，2月5日
4.2.1模拟量输入通道的组成放大器现场参数传感器检测信号调理信号调理多路转换开关采样/保持模/数转换微机控制┇┇AI的组成逐次逼近原理双积分原理AD转换关系量化性能指标第3页，共31页，星期日，2025年，2月5日4.2.2A/D转换器的工作原理计数比较式A/D转换器结构简单，价格便宜，但转换速度慢，较少采用。逐次逼近式A/D转换器有较高的转换速度和精度，采用较多，但抗干扰能力不够强。双积分式A/D转换器精度高，但转换速度偏慢，抗干扰能力强。Σ-△型A/D转换器新型、分辨率高、线性度好、成本低AI的组成逐次逼近原理双积分原理AD转换关系量化性能指标第4页，共31页，星期日，2025年，2月5日1.逐次逼近式A/D转换原理D3D2D1D0100011001010100198100010001000100112109AI的组成逐次逼近原理双积分原理AD转换关系量化性能指标第5页，共31页，星期日，2025年，2月5日一个n位A/D转换器是由n位寄存器、n位D/A转换器、运算比较器、控制逻辑电路、输出锁存器等五部分组成。现以4位A/D转换器把模拟量9转换为二进制数1001为例，说明逐位逼近式A/D转换器的工作原理。AI的组成逐次逼近原理双积分原理AD转换关系量化性能指标第6页，共31页，星期日，2025年，2月5日当启动信号作用后，时钟信号在控制逻辑作用下，首先使寄存器的最高位D3?1，其余为0，此数字量1000经D/A转换器转换成模拟电压即VO?8，送到比较器输入端与被转换的模拟量VIN=9进行比较，控制逻辑根据比较器的输出进行判断。当VIN?VO，则保留D3=1；再对下一位D2进行比较，同样先使D2?1，与上一位D3位一起即1100进入D/A转换器，转换为VO?12再进入比较器，与VIN?9比较，因VIN?VO，则使D2?0；再下一位D1位也是如此确定，D1?0；最后一位D0?1，比较完毕，寄存器中的数字量1001即为模拟量9的转换结果，存在输出锁存器中等待输出。AI的组成逐次逼近原理双积分原理AD转换关系量化性能指标第7页，共31页，星期日，2025年，2月5日逐次逼近式A/D转换器逐次逼近式A/D转换器的常用品种普通型8位单路ADC0801～ADC0805、8位8路ADC0808/0809、8位16路ADC0816/0817等，混合集成高速型12位单路AD574A、ADC803等。AI的组成逐次逼近原理双积分原理AD转换关系量化性能指标第8页，共31页，星期日，2025年，2月5日一个n位A/D转换器的模数转换表达式是式中n——n位A/D转换器；VR+、VR-——基准电压源的正、负输入；VIN——要转换的输入模拟量；B——转换后的输出数字量。即当基准电压源确定之后，n位A/D转换器的输出数字量B与要转换的输入模拟量VIN成正比。模拟量与数字量的对应关系AI的组成逐次逼近原理AD转换关系双积分原理量化性能指标第9页，共31页，星期日，2025年，2月5日例题：一个8位A/D转换器，设VR+=5.02V，VR?=0V，计算当VIN分别为0V、2.5V、5V时所对应的转换数字量。解：把已知数代入公式：0V、2.5V、5V时所对应的转换数字量分别为00H、80H、FFH。AI的组成逐次逼近原理AD转换关系双积分原理量化性能指标