第十一章 数模和模数转换.ppt

第十一章第十一章数数/模和模模和模/数转换数转换主要内容主要内容本章主要介绍：本章主要介绍： ①①数数/模转换电路的基本原理和典型电路模转换电路的基本原理和典型电路 典型电路包含典型电路包含 权电阻网络数权电阻网络数—模转换器模转换器 到梯形电阻网络数到梯形电阻网络数—模转换器模转换器 权电流型数权电流型数—模转换器模转换器 开关树型数开关树型数—模转换器模转换器 ②②模模/数转换电路的一般原理和步骤数转换电路的一般原理和步骤 ③③数数/模和模模和模/数转换的精度和速度数转换的精度和速度教学基本要求教学基本要求理解和掌握：理解和掌握： D/A转换器的工作原理、电路结构：包转换器的工作原理、电路结构：包括权电阻网络、倒括权电阻网络、倒T型电阻网络，权电流型电阻网络，权电流D/A转换器结构、工作原理、特点直接转换器结构、工作原理、特点直接A/D转换器，间接转换器，间接A/D转换器的工作原理。

转换器的工作原理D/A、、A/D转换精度与转换速度转换精度与转换速度重点掌握：重点掌握： D/A、、A/D转换器集成电路芯片的功能转换器集成电路芯片的功能与应用一般了解：一般了解：取样－保持及量化、编码电路取样－保持及量化、编码电路11.1 概述概述 将数字信号转换为模拟信号称为数将数字信号转换为模拟信号称为数—模转换，或简称为模转换，或简称为D/A（（Analog to Digital)转换把实现转换把实现D/A转换的电路称转换的电路称为为D/A转换器，简写为转换器，简写为DAC 将模拟信号转换为数字信号称为模将模拟信号转换为数字信号称为模—数转换，或简称为数转换，或简称为A/D（（ Digital to Analog)转换把实现转换把实现A/D转换的电路称转换的电路称为为A/D转换器，简写为转换器，简写为ADC 11.2 D/A转换器转换器1、权电阻网络、权电阻网络D/A转换器转换器 一个多位二进制数中每一位的一个多位二进制数中每一位的1所代表所代表的数值大小称为这一位的权的数值大小称为这一位的权 如果一个如果一个n位二进制数用位二进制数用Dn=dn-1dn-2 …d1d0表示，那最高位（简写作表示，那最高位（简写作MSB)到最低到最低位（简写为位（简写为LSB)的权依次为的权依次为2n-1、、2n-2 … 21、、20。

权电阻网络权电阻网络D/A转换器中的电阻值的大转换器中的电阻值的大小即是按二进制数的权的大小设定的小即是按二进制数的权的大小设定的 权电阻网络权电阻网络D/A转换器原理图：转换器原理图： 若把运算放大器近似地看成是理想放大器，若把运算放大器近似地看成是理想放大器，则有则有23R22R21RRI0I1I2I3S3S2S1S0VREFd0d1d2d3v0将将I0~I3代入代入V0，，并取并取RF=R/2,则得到则得到 对于对于n位的权电阻网络位的权电阻网络D/A转换器，输出转换器，输出电压可写为：电压可写为： 上式表明：输出的模拟电压正比于输入上式表明：输出的模拟电压正比于输入的数字量的数字量D，，从而实现了从数字量到模拟量从而实现了从数字量到模拟量的转换 当当D=0时，时， vO=0，， 当当D=11…1时，时， 故故vO的最大变化范围是的最大变化范围是 当输入信号的位数较多时，上述电路中当输入信号的位数较多时，上述电路中电阻的阻值相差较大，而要在极为宽广的阻电阻的阻值相差较大，而要在极为宽广的阻值范围内保证每个电阻都有很高的精度是十值范围内保证每个电阻都有很高的精度是十分困难的。

为克服这个缺点，在输入数字量分困难的为克服这个缺点，在输入数字量的位数较多时采用下列双级权电阻网络的位数较多时采用下列双级权电阻网络2、倒、倒T型电阻网络型电阻网络D/A转换器转换器 为了克服权电阻网络中电阻阻值相差太大为了克服权电阻网络中电阻阻值相差太大的缺点，又研制了倒的缺点，又研制了倒T型电阻网络型电阻网络D/A转换器原理图如下：原理图如下：2R2R2R2R2RI16I8I4I2I16I8I4I2S0S1S2S3d3d2d1d0RIvORRR(LSB)(MSB)VREF 每个支路每个支路的电流可通过的电流可通过下页等效电路下页等效电路求出 由于求和放大器反向输入端由于求和放大器反向输入端V--的电位的电位始终接近于零，所以无论开关始终接近于零，所以无论开关S3、、 S2、、S1、、S0合到哪一边，都相当于接到合到哪一边，都相当于接到“地地”电位电位上，流过每个支路的电流始终不变上，流过每个支路的电流始终不变2R2R2R2R2RI16I8I4I2I16I8I4I2S0S1S2S3d3d2d1d0RIvORRR(LSB)(MSB)VREF 不难看出，不难看出，从从AA、、BB、、CC、、DD向左看过去向左看过去的等效电阻都是的等效电阻都是R，，因此，从参因此，从参考电源流入倒考电源流入倒T型网络的总电流型网络的总电流为为I=VREF/R而每个支路的电流依次为而每个支路的电流依次为I/2、、 I/4、、 I/8、、 I/16。

AABBCCDDI/16I/16I/8I/8I/4I/4I/2I/2Ii∑VREFV-≈0 如果如果di=0时开关时开关Si接地（接放大器的接地（接放大器的V+),而而di=1时开关时开关Si接放大器的输入端接放大器的输入端V－－，，则由上面的则由上面的分析可知分析可知2R2R2R2R2RI16I8I4I2I16I8I4I2S0S1S2S3d3d2d1d0RIvORRR(LSB)(MSB)VREF求和放大器的输出电压求和放大器的输出电压2R2R2R2R2RI16I8I4I2I16I8I4I2S0S1S2S3d3d2d1d0RIvORRR(LSB)(MSB)VREF 对于对于n位输入的倒位输入的倒T型电阻网络型电阻网络D/A转转换器，输出模拟电压换器，输出模拟电压 下图是集成下图是集成D/A转换器转换器CB7520(AD7520)的电路原理图的电路原理图d0 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 d9 在权电阻网络在权电阻网络D/A转换器和倒转换器和倒T型电阻型电阻网络网络D/A转换器中，都把模拟开关当作理想转换器中，都把模拟开关当作理想开关处理，没有考虑它们的导通电阻和导开关处理，没有考虑它们的导通电阻和导通压降。

实际上这些开关总有一定的导通通压降实际上这些开关总有一定的导通电阻和导通压降，而且每个开关的情况又电阻和导通压降，而且每个开关的情况又不完全相同，这样势必引起转换误差，影不完全相同，这样势必引起转换误差，影响转换精度响转换精度 解决这一问题的方法是采用权电流型解决这一问题的方法是采用权电流型D/A转换器3、权电流型、权电流型D/A转换器转换器 在权电流型在权电流型D/A转转换器中，有一组恒流换器中，有一组恒流源，每个恒流源电流源，每个恒流源电流的大小依次为前一个的大小依次为前一个的的1/2，和输入二进制，和输入二进制数对应位的数对应位的“权权”成成正比 由于采用了恒流源，每个支路电流的大由于采用了恒流源，每个支路电流的大小不再受开关内阻和压降的影响，从而降低小不再受开关内阻和压降的影响，从而降低了对开关电路的要求了对开关电路的要求 恒流源电路常采用下列电路形式：恒流源电路常采用下列电路形式：IiVBVEEREiIi 只要在电路工作时保证只要在电路工作时保证VB和和VEE稳定不变，稳定不变，则三极管的集电极电流即可保持恒定，不受则三极管的集电极电流即可保持恒定，不受开关内阻的影响。

开关内阻的影响电流的大小近似为电流的大小近似为若权电流电路中的开关若权电流电路中的开关Si的位置为：的位置为： 当当di=1时，开关接运算放大器的输入端；时，开关接运算放大器的输入端； 当当di=0时，开关接地时，开关接地  则权电流型则权电流型D/A转换器输出电压为：转换器输出电压为：voVREFRRTRVR+VR-T3T2T1T0TCRFIREFIE3IE2IE1IE0IECIB0iOdOd1d2d3s3s2s1s0I2I4I8I16I16VEE(-)R2R2R2R2R2RRRR(MSB)(LSB)偏偏置置电电流流 实用的权电流型实用的权电流型D/A转换器如下图所示，它转换器如下图所示，它利用三极管和倒利用三极管和倒T型电阻网络构成所需的一组恒型电阻网络构成所需的一组恒流源其中其中A1、、TR、、RR和和R组成基准电流发生电路组成基准电流发生电路A1VREFRRTRVR+VR-T3T2T1T0TCRFIREFIE3IE2IE1IE0IECIB0iOdOd1d2d3s3s2s1s0I2I4I8I16I16VEE(-)R2R2R2R2R2RRRR(MSB)(LSB)偏偏置置电电流流 因为因为T3~T0、、Tc、、TR的基极是接在一起的，所的基极是接在一起的，所以只要这些三极管的发射结压降以只要这些三极管的发射结压降VBE相等，则它相等，则它们的发射极处于相同的电位。

因而电路的工作们的发射极处于相同的电位因而电路的工作状态与倒状态与倒T型电阻网络一样，这时流过每个型电阻网络一样，这时流过每个2R电电阻的电流自左而右依次为阻的电流自左而右依次为I/2、、I/4、、I/8、、I/16电路输出电压：电路输出电压： 采用这种电路结构的采用这种电路结构的D/A转换器转换器DAC0808的电路结构框图如下，的电路结构框图如下，VR+VR-VEE-模拟开关模拟开关偏置电路偏置电路倒倒T型电阻网型电阻网络络倒倒T型电阻网络型电阻网络基准电流源基准电流源I0Vccd0d1d2d3d4d5d6d7注意：用这种器件构成注意：用这种器件构成D/A转换器时需要外转换器时需要外接运算放大器和产生基准电流用的接运算放大器和产生基准电流用的RRLSB)（（MSB)数数字字量量输输入入d0d1d2d3d4d5d6d756789101112131415162435kΩ5kΩ5kΩV0VREFVcc=+5VVEE=-15VRRRFA0.01μF模拟量模拟量输出输出 前面介绍的几种前面介绍的几种D/A转换原理都没有考转换原理都没有考虑带符号的二进制代码虑带符号的二进制代码。

而在二进制算术运算中，通常把带符号而在二进制算术运算中，通常把带符号的数值表示成补码的形式因此希望的数值表示成补码的形式因此希望D/A转转换器能够把以补码形式输入的正、负数分别换器能够把以补码形式输入的正、负数分别转换成正、负极性的模拟电压转换成正、负极性的模拟电压6、具有双极性输出的、具有双极性输出的D/A转换器转换器以以3位二进制代码为例，说明转换原理：位二进制代码为例，说明转换原理：2R2R2R2RRRRRBIBVB(+)GS0S1S2VREF(-8V)II2VOd2d1d0 如果没有如果没有VB、、RB偏置电路和反相偏置电路和反相器器G，，它是一个普它是一个普通的通的3位倒位倒T型电阻型电阻网络网络D/A转换器当取当取VREF=-8V时，时，对应对应d2~d0的不同的不同组合输出组合输出V0的值见的值见下页表下页表 表2R2R2R2RRRRRBIBVB(+)GS0S1S2VREF(-8V)II2VOd2d1d0增加偏置电路增加偏置电路VB、、RB后后,使使输出输出 例如：当输入例如：当输入D=111时（为（时（为（-1））10），输），输出出 为什么这个电路具有双极性输出的特点，为什么这个电路具有双极性输出的特点，从下列表格中可清楚看出从下列表格中可清楚看出原码输入原码输入无偏移时无偏移时输出输出补码输入补码输入对应的十进对应的十进制数制数偏移偏移-4V后的后的输出输出(IB=I/2=4V)d2d1d0d2d1d0111+7V0113+3V110+6V0102+2V101+5V0011+1V100+4V00000011+3V111-1-1V010+2V110-2-2V001+1V101-3-3V0000100-4-4V返回 通过上述例子，可以总结出构成通过上述例子，可以总结出构成双极性输出双极性输出D/A转换器的方法：在求转换器的方法：在求和放大器的输入端接入一个偏置电流，和放大器的输入端接入一个偏置电流，使输入最高位为使输入最高位为1而其它各位输入为而其它各位输入为0时的输出时的输出V0=0,同时将输入的符号位同时将输入的符号位反相后接入输入端，就得到了双极性反相后接入输入端，就得到了双极性输出的输出的D/A转换器。

转换器7、、D/A转换器的主要参数转换器的主要参数1) 分辨率分辨率 指输入数字量指输入数字量D=Dn-1 Dn-2…D0的最低的最低位（位（D0））的状态变化（的状态变化（0 1）所引起来的）所引起来的输出模拟电压的变化量输出模拟电压的变化量VLSB(最小输出电压）最小输出电压）与满量程输出电压与满量程输出电压VFSR的比值分辨率＝分辨率＝VLSBVFSR代入上式，得：代入上式，得：分辨率＝分辨率＝ ＝＝VLSBVFSR12n-1例如：一个例如：一个8位权电阻位权电阻DAC，，若若VREF=5V,求求其分辨率其分辨率解：最小输出电解：最小输出电压压满量程电压满量程电压分辨率＝分辨率＝ ＝＝ ＝＝0.004VLSBVFSR0.024.98 由于分辨率仅与由于分辨率仅与n有关，所以在实际的有关，所以在实际的DAC产产品中，有时把品中，有时把2n、、甚至直接把甚至直接把n位称为分辨率位称为分辨率2) 转换误差转换误差 转换误差是指转换误差是指DAC在稳态工作时，实在稳态工作时，实际模拟输出值和理想输出值之间的最大偏际模拟输出值和理想输出值之间的最大偏差。

如图所示如图所示数字量输入数字量输入模拟量输出模拟量输出0V0 转换误差通常用转换误差通常用最小输出电压最小输出电压VLSB的的倍数表示倍数表示造成造成D/A转换器转换误差的原因如下几种：转换器转换误差的原因如下几种： ①①失调误差（零点误差）：当输入数字量失调误差（零点误差）：当输入数字量全为全为0码时，码时，DAC的输出模拟量不为的输出模拟量不为0值产生原因：输出放大器的零点漂移产生原因：输出放大器的零点漂移△△V0②②增益误差：增益误差：(比例系数误差）比例系数误差） DAC实际转换特性的斜率和理想转换特实际转换特性的斜率和理想转换特性斜率之差称为增益误差性斜率之差称为增益误差 产生的原因：参考电压偏离标准值；运产生的原因：参考电压偏离标准值；运算放大器闭环增益偏离设计值算放大器闭环增益偏离设计值 这一误差使得这一误差使得DAC的每一个模拟输出值与的每一个模拟输出值与额定值之间总相差同一额定值之间总相差同一个百分数个百分数△△V0③③非线性误差：非线性误差： 理想理想DAC的输入数字量和输出模拟量的输入数字量和输出模拟量之间的转换关系应是线性的，即输入数字之间的转换关系应是线性的，即输入数字量和模拟输出值之间是一一对应的，且应量和模拟输出值之间是一一对应的，且应位于一条直线上。

然而实际的转换特性很位于一条直线上然而实际的转换特性很少是线性的，实际转换特性曲线与理想直少是线性的，实际转换特性曲线与理想直线之间的偏差值成为转换器的非线性误差，线之间的偏差值成为转换器的非线性误差，如下页图所示如下页图所示△△V0△△V0产生原因：模拟开关的不理想和元器件的不产生原因：模拟开关的不理想和元器件的不精确造成的精确造成的 如模拟开关接通时，如模拟开关接通时，接通等效电阻不为零，接通等效电阻不为零，存在残余电压，且各个存在残余电压，且各个开关的残余电压也不一开关的残余电压也不一样，造成非线性误差样，造成非线性误差另外电阻网络中的阻值另外电阻网络中的阻值也有偏差，也会造成非也有偏差，也会造成非线性误差线性误差通过前面的分析可知通过前面的分析可知：： 为获得高精度的为获得高精度的D/A转换器，单纯依靠转换器，单纯依靠选用高分辨率的选用高分辨率的D/A转换器器件是不够的，转换器器件是不够的，还必须有高稳定的参考电压源还必须有高稳定的参考电压源VREF和低漂和低漂移的运算放大器与之配合使用，才可能获移的运算放大器与之配合使用，才可能获得较高的转换精度。

得较高的转换精度3））D/A转换器的转换速度转换器的转换速度 通常用建立时间通常用建立时间tset来定量描述来定量描述D/A转转换器的转换速度换器的转换速度 建立时间的定义：从输建立时间的定义：从输入的数字量发生突变开始，入的数字量发生突变开始，直到输出电压进入与稳态值直到输出电压进入与稳态值相差相差 范围以内的这范围以内的这段时间，称为建立时间段时间，称为建立时间ttsetvo 稳态值稳态值[例例] 在倒在倒T形电阻网络形电阻网络D/A转换器中，外接参转换器中，外接参考电压考电压VREF=-10v为了保证为了保证VREF偏离标准值偏离标准值所引起的输出误差小于（所引起的输出误差小于（1/2））LSB，，试计算试计算VREF的相对稳定度应取多少？的相对稳定度应取多少？ 解：首先计算对应于解：首先计算对应于 的输出电压是的输出电压是多少 当输入代码只有当输入代码只有LSB=1而其余各位均为而其余各位均为0时的输出电压为时的输出电压为故与故与 相对应的输出电压绝对值为：相对应的输出电压绝对值为： 由于由于VREF变化变化△△VREF所引起的输出变所引起的输出变化化△△Vo: 当输入数字量最大时（所有各位全为当输入数字量最大时（所有各位全为1），），输出电压的误差输出电压的误差△△Vo 最大，这时最大，这时根据题目要求有根据题目要求有解得解得VREF的相对稳定度为：的相对稳定度为：允许参考电压的变化量仅为：允许参考电压的变化量仅为：11.3 A/D转换器转换器11.3.1 A/D转换的基本原理转换的基本原理11.3.2 直接直接A/D转换器转换器11.3.3 间接间接A/D转换器转换器11.3.4 A/D转换器的转移精度与转换速度转换器的转移精度与转换速度 A/D转换器用来把连续变化的模拟信号转转换器用来把连续变化的模拟信号转换为一定格式的数字量。

换为一定格式的数字量 在在A/D转换过程中，因为输入的模拟信号转换过程中，因为输入的模拟信号在时间和幅值上是连续的，而输出的数字信号在时间和幅值上是连续的，而输出的数字信号是离散的，所以转换只能在一系列选定的瞬间是离散的，所以转换只能在一系列选定的瞬间对输入的模拟信号取样，然后再把这些取样值对输入的模拟信号取样，然后再把这些取样值转换成输出的数字量转换成输出的数字量 因此，因此，A/D转换的过程通常包含四个过程：转换的过程通常包含四个过程：采样、保持、量化和编码采样、保持、量化和编码11.3.1 A/D转换的基本原理转换的基本原理一、采样和保持一、采样和保持1、采样、采样 所谓采样是把连续变化所谓采样是把连续变化的模拟信号变换成时间上断的模拟信号变换成时间上断续的模拟量续的模拟量S(t)Vi(t)Vo(t)采样器采样器Vi(t)S(t)Vo(t)τttt 在采样期在采样期τ内允许输入内允许输入信号信号Vi(t)通过采样器，其通过采样器，其它时间采样器输出为它时间采样器输出为0，因，因此采样器的输出此采样器的输出Vo(t)是一是一系列窄脉冲信号，而脉冲系列窄脉冲信号，而脉冲的包络线就是输入信号。

的包络线就是输入信号采样定理：采样定理： 为了能不失真的重现输入信号，采样为了能不失真的重现输入信号，采样脉冲的频率必须大于等于模拟信号频率的脉冲的频率必须大于等于模拟信号频率的两倍即：两倍即：2、保持、保持 由于采样脉冲的宽度由于采样脉冲的宽度τ很小，因此样值脉很小，因此样值脉冲宽度也很窄，而实现转换是要一定时间的，冲宽度也很窄，而实现转换是要一定时间的，为使后续的电路能很好的对这个采样结果进为使后续的电路能很好的对这个采样结果进行处理，通常要把样值保存起来，直到下一行处理，通常要把样值保存起来，直到下一次采样再更新实现这个保持功能的电路叫次采样再更新实现这个保持功能的电路叫保持电路保持电路 采样器和保持电路合并称为采样－保持采样器和保持电路合并称为采样－保持电路RFS(t)Vi(t)Vo(t)集成取样集成取样—保持电路保持电路LF198二、量化和编码二、量化和编码 因为数字信号不仅在时间上是不连续的，因为数字信号不仅在时间上是不连续的，而且在数值上也是不连续的，即任何一个数而且在数值上也是不连续的，即任何一个数字量的大小只能是某个规定的最小数量单位字量的大小只能是某个规定的最小数量单位的整倍数。

的整倍数 采样－保持电路输出的仍是模拟量，它采样－保持电路输出的仍是模拟量，它可以是某一区间内的任意值而离散的数字可以是某一区间内的任意值而离散的数字量仅能取这一区间内的某些特定值因此，量仅能取这一区间内的某些特定值因此，用数字量来表示模拟量时就有类似于四舍五用数字量来表示模拟量时就有类似于四舍五入或去零取整的问题入或去零取整的问题  把采样电路输出的连续的样值电平归把采样电路输出的连续的样值电平归化到与之接近的离散电平（某个最小数量化到与之接近的离散电平（某个最小数量单位的正倍数）上去的过程叫单位的正倍数）上去的过程叫量化量化 为了使数字系统能够对量化后的结果为了使数字系统能够对量化后的结果进行处理，用若干位二进制代码表示量化进行处理，用若干位二进制代码表示量化的结果的过程叫的结果的过程叫编码编码例：要把例：要把0~1V的模拟电压信号用离散的数字的模拟电压信号用离散的数字量表示，并用量表示，并用3位二进制代码对它编码位二进制代码对它编码 方法如下：方法如下： ①①取量化单位（即数字量的最小数量单取量化单位（即数字量的最小数量单位）位）△△＝＝1/8V, ②②规定输入在规定输入在0～～1/8V之间的模拟电压之间的模拟电压为为0V, ③③规定输入在规定输入在1/8V ～～2/8V之间的模拟电之间的模拟电压为压为1/8V , ④④规定输入在规定输入在2/8V ～～3/8V之间的模拟电之间的模拟电压为压为2/8V , …… 这一过程称为量化。

这一过程称为量化 把量化后的把量化后的 0V 、、1/8V、、2/8V、、3/8V、、 4/8V、、5/8V、、6/8V、、 7/8V分别用二进制分别用二进制数数 000、、001、、010、、011、、100、、101、、110、、111 表示，这一过程称为编码表示，这一过程称为编码 从量化的过程可看出，每一次量化后从量化的过程可看出，每一次量化后的值通常与未量化的值是不相等的，这个的值通常与未量化的值是不相等的，这个差值叫量化误差影响量化误差的主要因差值叫量化误差影响量化误差的主要因素是离散电平等级的多少，离散电平等级素是离散电平等级的多少，离散电平等级越多，即在某一电平范围内划分的量化等越多，即在某一电平范围内划分的量化等级愈细，则量化误差愈小级愈细，则量化误差愈小1、并联比较型、并联比较型A/D转换器转换器CPVREFVI11.3.2直接直接A/D转换器转换器d2MSBd1d0LSB13VREF151VREF153VREF152、反馈比较型、反馈比较型A/D转换器转换器 反馈比较型反馈比较型A/D转换器的构思是：取转换器的构思是：取一个数字量加到一个数字量加到D/A转换器上，于是得到转换器上，于是得到一个对应的模拟输出电压。

将这个模拟一个对应的模拟输出电压将这个模拟电压和输入的模拟电压信号相比较，如电压和输入的模拟电压信号相比较，如果两者不相等，则调整所取的数字量，果两者不相等，则调整所取的数字量，直到两个模拟电压相等为止，最后所取直到两个模拟电压相等为止，最后所取的这个数字量就是所求的转换结果的这个数字量就是所求的转换结果•计数型计数型A/D转换器转换器模拟输入模拟输入vI转换控制信号转换控制信号vL并并行行数数字字输输出出逐次渐进型逐次渐进型A/D转换器转换器转换控制转换控制vL控制逻辑控制逻辑模拟输入模拟输入VI-VREFSIS0V0比较器比较器积分器积分器计计 数数 器器时钟时钟脉冲脉冲源源数数 字字 量量输输 出出 S0S1VG1、双积分型、双积分型A/D转换器转换器11.3.3 间接间接A/D转换器转换器 转换开始前（转换开始前（VL＝＝0）：）：计数器清零；接通计数器清零；接通S0，，使电容使电容C放电转换控制转换控制vL控制逻辑控制逻辑模拟输入模拟输入VI-VREFS1S0V0比较器比较器积分器积分器计计 数数 器器时钟时钟脉冲脉冲源源输输 出出 量量输输 出出 S0S1VG定时积分结束时：定时积分结束时：VL＝＝1开始转换。

开始转换第一步：第一步：S1接到输接到输入信号入信号VI一侧，积一侧，积分器对分器对VI进行固定进行固定时间时间T1的积分第二步：第二步：S1接到参考电接到参考电压压-VREF一侧，积分器一侧，积分器向相反方向积分当积向相反方向积分当积分器的输出电压上升到分器的输出电压上升到零时所经历的积分时间零时所经历的积分时间为为T2，，则有则有转换控制转换控制vL控制逻辑控制逻辑模拟输入模拟输入VI-VREFSIS0V0比较器比较器积分器积分器计计 数数 器器时钟时钟脉冲脉冲源源数数 字字 量量输输 出出 S0S1VG 令计数器在令计数器在T2时间里对固定频率的时时间里对固定频率的时钟脉冲计数，则计数结果也一定与钟脉冲计数，则计数结果也一定与VI成正成正比即v0Vi=Vi1v0Vi=Vi2v0T1T2Vi=Vi1Vi=Vi2双积分型双积分型A/D转换器的控制逻辑电路转换器的控制逻辑电路2、、V-F变换型变换型A/D转换器转换器 在单片集成的在单片集成的A/D转换器中也采用分辩转换器中也采用分辩率和转换误差来描述转换精度率和转换误差来描述转换精度 分辨率以输出二进制数的位数表示，它分辨率以输出二进制数的位数表示，它说明说明A/D转换器对输入信号的分辨率能力。

转换器对输入信号的分辨率能力例：例：A/D转换器的输出为转换器的输出为10位二进制数，最位二进制数，最大输入信号为大输入信号为5V，，那么它的分辨率为那么它的分辨率为 5V/210=4.88mV11.3.4 A/D转换器的转换精度和转换速度转换器的转换精度和转换速度 转换误差通常以输出误差最大值的转换误差通常以输出误差最大值的形式给出，它表示实际输出的数字量和形式给出，它表示实际输出的数字量和理论上应有的输出数字量之间的差别，理论上应有的输出数字量之间的差别，一般多以最低有效位的倍数给出一般多以最低有效位的倍数给出 例如：转换误差例如：转换误差<±(1/2)LSB，，表示实表示实际输出的数字量和理论上应得到的数字际输出的数字量和理论上应得到的数字量之间的误差小于最低有效位的半个字量之间的误差小于最低有效位的半个字 A/D转换器的转换速度主要取决于转换转换器的转换速度主要取决于转换电路的类型，不同类型电路的类型，不同类型A/D转换器的转换速转换器的转换速度相差甚为悬殊度相差甚为悬殊• 并联比较型并联比较型A/D转换器的转换速度最快；转换器的转换速度最快；• 逐次渐近型逐次渐近型A/D转换器的转换速度次之；转换器的转换速度次之；•间接间接A/D转换器的转换速度较低。

转换器的转换速度较低 。