双积分AD转换器的发展

电子测量技术贾丹平SHENYANGUNIVERSITYOFTECHNOLOGY上次课要点1电子计数法测量时间间隔①电子计数法测量时间间隔的原理②测量误差的表达式：2数字电压表概述①数字电压表是由和构成的。上次课要点)21'1(''mncccxxxuufffTTT③提高测量精度的措施②½位和基本量程结合起来，能说明DVM有无超量程能力；若有超量程能力，那么当被测电压超过该量程满度时，所得结果没有降低精度和分辨力。③数字电压表按A/D变换原理分：直接转换型、间接转换型3§4.4比较式A/D转换器工作原理：用一个基准电压与被测电压相比较，根据比较结果得出被测电压的大小。（而结果是以数字量形式来表示）比较式A/D反馈比较式直接比较式逐次逼近式余数循环比较式A/D并联比较式分级式（流水线式）分类：41.物理思想：对分搜索图天平示意图8盘1未知重量Wx盘2指示标尺214砝码一、逐次逼近式A/D转换器§4.4比较式A/D转换器5§4.4比较式A/D转换器2、电路结构的基本组成1）高灵敏度的电压比较器（相当于天平）；2）一套分组的基准电压（相当于砝码）；3）用数码寄存器（SAR）来存储比较的结果（以0、1形式）；4）一个完善的程控电路，以保证整机的逻辑动作；6§4.4比较式A/D转换器3、工作过程：以6位A/D为例，基准源为10V,被测电压为3.285V权电阻D/A变换原理7T型电阻网络§4.4比较式A/D转换器84、结论3时钟脉冲频率由D/A、比较器速度决定。4特点转换速度快、抗干扰能力差。1转换准确度由基准电压、D/A、比较器有关。2转换速度与输出数码的位数有关、时钟脉冲的频率有关。§4.4比较式A/D转换器9常用的单片集成逐次逼近比较式A／D变换器型号位数通道数输入电压范围转换时间功耗ADC0809880~5V100μS15mWADC08168160~5V100μSAD5741210~5V15μSADS78051610~5V100μS100mW§4.4比较式A/D转换器10二、余数循环比较式123S1S2C1C2uiS/H2u22A2D/A±usCS/H11u1A1+_uD+_ui'极性检测及控制电路01(1)121010...10nnNNNN§4.4比较式A/D转换器11012347109100105103107.9053Nv余数循环式A/D的特点如下：(1)分辨率高目前余数循环比较式A/D的分辨力还仅限于10-6～10-7量级。(2)转换速度快完成一次22bit转换约需1.6ms时间，美国FLUKE公司的DMM以余数循环比较式A/D著称，该公司的8520A型DMM在进行直流电压测量时，最高分辨力达1μV，读数速率为500次/秒。§4.4比较式A/D转换器(3)具有自动纠错能力，即使在转换过程中出现某些判别错误，最后也能给出正确结果。12三、并联比较式A/D转换器（FlashA/D)§4.4比较式A/D转换器并联比较式A/D转换器的优缺点如下：(1)由于采用同时比较方式，因此它是一种速度最快的A/D，转换时间可达10ns。(2)转换时间为固定值，不随输入电压的改变而变化型号位数采样速率输入电压比较器数AD90028150MSpsECL电平255AD90201060MSps±1.75V512（特技）AD90166500MSpsECL电平63ADC-833615MSps2.5V～10V63表并联比较式A/D产品(3)电路复杂，需要的元器件多，需要2n-1个比较器。例如，要得到8比特的分辨力，则需要255个比较器。14§4.4比较式A/D转换器四、课后扩展阅读《基于单片机的逐次比较型AD转换电路设计》张英平张朝阳知网2分级型（流水线式）A/D转换器见书P188-1901单片集成化比较型A/D转换器都有哪些，实际怎么应用？315双积分A/D转换器的转换思想、结构组成、工作过程及特点内容1本次课主要内容逐次比较法A/D转换器的转换思想、结构组成、工作过程及特点内容2§4.5双积分法A/D转换器一、转换思想1、进行了哪两次积分？思考两个问题！2、两次积分的输入信号有什么不同?被测电压UX进行定时积分，再对基准电压UN进行反向定值积分，积到与初始电平相等时，用电子计数器对定值积分所用时间T2进行计数，则被测电压UX正比于T2,就得到UX。二、结构框图§4.5双积分法A/D转换器三、工作过程S4闭合，其余断开复位脉冲积分器输入输出为0复位阶段-准备阶段闸门关闭计数器清零§4.5双积分法A/D转换器三、工作过程S1闭合，其余断开采样脉冲积分器对Ux积分采样阶段-定时阶段闸门开启启动计数器比较器翻转§4.3双积分法A/D转换器三、工作过程S2闭合，其余断开比较脉冲积分器对UN进行反向积分比较阶段-定值阶段闸门打开计数器置从0开始计数比较器翻转闸门关闭计数值为N2§4.5双积分法A/D转换器四、特点：特点3抗干扰能力强试试看，归纳一下！特点4测量速度较低特点1仪表的准确度取决于UN的准确度和稳定度，而与积分器的参数基本无关。特点2两次积分对同一脉冲源计数，降低了对脉冲源频率准确度的要求20x22101NNNTUUUNKNNTN§4.5双积分法A/D转换器227106构成的3位半电压表基本电路§4.5双积分法A/D转换器《基于双积分原理A/DC的设计》转换器都有哪些，实际怎么应用？ADI公司官网：五、课后扩展阅读及动手制作用单片集成化A/D转换器构成一个简单的数字电压表3§4.5双积分法A/D转换器24§4.5双积分法A/D转换器六、双积分DVM电路技术1、模拟开关与积分器的隔离电路2、自动校零技术双斜积分A/D转换器中的积分放大器与电压比较器的零点偏移和漂移＋－uxUosA(Ux+Uos)uo具有零点漂移的放大器A()oxosUAUU25§4.5双积分法A/D转换器方法一：软件补偿的方法oxozxsosozUUUUUU26§4.5双积分法A/D转换器方法二：硬件补偿的方法-并联式校零电路K1＋－＋uxK2UosK3uoAux+Uos＋CoA1+AUos并联式校零电路－A串联式校零电路—见书P172七、双积分A/D转换器的发展—见书P18027内容要求：1、课题研究什么？2、课题采用什么方式、方法研究？3、课题完成哪些工作？怎样完成的？4、课题研究结果（结论）？5、本课题特点？6、课题研究后续工作应在哪些方面开展？7、提供读书资料的题目和文件详细出处。格式见参考资料格式。格式要求：1、报告题目仿宋4号字体，居中。2、正文仿宋小4号字体，1.5倍行间距。读书报告要求