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8.4 信号变换电路

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ADC08040

ADC08040

模拟/数字（A/D）转换器的原理与应用ADC08041、A/D转换就是将模拟信号输换成数字信号。

A/D转换器就是用来实现这一功能的器件。

信号输入端常常是传感器或相应电路的模拟输出，由ADC器件转换成数字信号再提供给微处理器，以便用作显示等后期信号处理。

2、ADC0804的规格及引脚图8位COMS依次逼近型的A/D转换器.三态锁定输出存取时间:135US分辨率：8位转换时间：100US总误差：正负1LSB工作温度：ADC0804LCN---0~70度引脚图及说明见下图3、引脚定义/CS芯片选择信号。

/RD外部读取转换结果的控制输出信号。

/RD为高时，DB0~DB7处理高阻抗：/RD为低时，数字数据才会输出。

/WR：用来启动转换的控制输入，相当于ADC的转换开始（/CS=0时），当/WR由高变为低时，转换器被清除：当/WR回到高时，转换正式开始。

CLK IN，CLK R：时钟输入或接振荡无件（R，C）频率约限制在100KHZ~1460KHZ，如果使用RC电路则其振荡频率为1/（1.1RC）/INTR:中断请求信号输出,低地平动作.VIN(+)VIN(-):差动模拟电压输入.输入单端正电压时,VIN(-)接地:而差动输入时,直接加入VIN(+)VIN(-).AGND,DGND:模拟信号以及数字信号的接地.VREF:辅助参考电压.DB0~DB7:8位的数字输出.VCC:电源供应以及作为电路的参考电压.ADC0804模拟转数字对照表十六进制二进制高四位低四位相对电压值(2.56V)分别与满刻度的比率高四位低四位F111115/1615/256 4.8000.300 E111014/1614/256 4.4800.280 D110113/1613/256 4.1600.260 C110012/1612/256 3.8400.240B 101111/1611/256 3.5200.220A 101010/1610/256 3.2000.200910019/169/256 2.8800.180810008/168/256 2.5600.160701117/167/256 2.2400.140601106/166/256 1.9200.120501015/165/256 1.6000.100401004/164/256 1.2800.080300113/163/2560.9600.060200102/162/2560.6400.040100011/161/2560.3200.020000000/160/256321234567891011121314151617181920ADC0804PP10PP11PP12PP13PP14PP15PP16PP17R24R25R27R26VCCC15VCC01VINPP37PP36PP20R成功一号A D 转换实验部分电路图数字输出接口模拟输入接口4、根据以上对照表，可以得出以下结论如果:输入模拟量VIN=4V,由上表可知 3.840+0.160=4V数字为11001000=C8H5、如何在成功一号实验板上实现这一想法了？实验步骤如下：a、理解并将ADC0804转换程序写入AT89S51；b、对照说明书上的图的18号位置分别插入可插电位器c、旋转输入可调电位器，使输入电压由0V调到5V；d、程序中已使转换得到的数字信号，送P0口显示以便观察；实验板的P1口的LED也可以看到现象。

信号转换电路

信号转换电路

传感检测技术基础信号转换电路信号转换电路模/数转换器A／D转换可分为直接法和间接法。

直接法是把电压直接转换为数字量，如逐次比较型的A／D转换器。

间接法是把电压先转换成某一中间量，再把中间量转换成数字量。

(1)逐次比较型模/数转换器逐次比较型A／D转换就是将输入模拟信号与不同的参考电压做多次比较，使转换所得的数字量在数值上逐次逼近输入模拟量的对应值.模模//数与数数与数//模转换器模转换器逐次比较型A／D转换器简化框图如图10.20所示它由D／A转换、数码设定、电压比较和控制电路组成图10.20逐次比较型A/D转换框图（2）双积分型模/数转换电路双积分型A／D转换电路如图10.21所示,当t=T2时，U0(t)=0,如图（b）所示.图10.21双积分型A/D转换器原理图转换过程分两步，首先接通S1，对输入电压(-Ui)积分，积分电路输出电压为:(10.21)然后在T1时，开关切换到S2位置，对基准参考电压Ur反向积分，积分电路输出电压为：（10.22）当t=T2时，U0(t)=0，如图10.21（b），此时得：(10.23)设时钟脉冲频率为,当t=T1时,则时间T1为：此时开始对标准参考电压Ur反向积分，时间间隔T=T1－T2，计数值为N，则，所以：数/模转换器数/模（D/A）转换器是通过电阻网络，把数字按其数码权值转换成模拟量的输出.D/A转换器有两种类型:权电阻网络和T形电阻网络(1)权电阻数/模转换器图10.22是4位二进制权电阻D／A转换器原理图由上图可得：（10.24）（10.25）在上述电路中，权电阻分别为R、2R、4R、…、。

若数字量多于四位，可通过增加模拟开关和权电阻来增加其位数。

(2)T形电阻数/模转换器T形电阻D/A转换器原理如图10.23所示,该电路电阻形状成T形，故称T形网络.图10.23T型电阻D/A转换器由图10.23可知,根据叠加原理，运算放大器总输入的等效电压是各支路等效电压之和，即:(10.26)若取RF＝3R，运算放大器的输入端电流为:(10.27)运算放大器的输出电压V0为:(10.28)电压/频率转换器(1)转换原理V/F转换器原理如图10.24所示电压电压//频率与频率频率与频率//电压转换器电压转换器图10.24V/F转换电路示意图1)当输入电压Ux>Uc时，放大器A输出为“1”状态，此时将单稳触发器置“1”，触发器驱动开关S 接通恒流源，使I0对电容CL充电;2)Uc上升，在Uc=Ux+△U时，电压比较器A输出为“0”状态，单稳触发器置“0”，使开关S断开，I0停止对电容CL充电;3)电容CL通过电阻RL放电，Uc下降。

电路基本第8章 振荡与信号转换电路

电路基本第8章 振荡与信号转换电路
用途很广，主要可用于脉冲整形、展宽、延时、定时等场合。 【例6-3】 试利用CC 4098将宽度为500μs的正脉冲延时1000μs （原正脉冲宽度不变）。
解： tW1 =0.693R1 C1 =1000μs，若取C1 =100nF，则R1 =14.4kΩ tW2 =0.693R2 C2 =500μs，若取C2 =100nF，则R2 =7.22kΩ
8.5 555定时器
8.5.1 555定时器概述
⒈ 电路组成
TH：高触发端 TR：低触发端 Ctr：控制电压端 DIS：放电端 Out：输出端 R ：清零端（复位） VCC、Gnd：电源和接地端
⒉ 工作原理
8.5.2 555定时器应用
⒈ 构成施密特触发器
两个阈值电压：UTH+=2VCC/3；UTH-=VCC/3
使输出数字量变化1LSB所需要输入模拟量的变化量，称为分辨率。 通常仍用位数表示，位数越多，分辨率越高。
⑵ 量化误差 量化误差因A/D转换器位数有限而引起， 若位数无限多，则量化误差→0。 量化误差与分辨率有相应关系， 分辨率高的A/D转换器具有较小的量化误差。
⑶ 转换精度 是一种综合性误差，与A/D转换器的分辨率、量化误差、非线性误差 等有关。主要因素是分辨率，因此位数越多，转换精度越高。
⒊ 典型应用电路
⑴ 直通方式： 5个选通端全部接成有效状态， 输入数字信号能直接进入D/A转换器进行转换。
⑵ 单缓冲方式：5个选通端一次性选通， 被选通后才能进入D/A转换器进行转换。
⑶ 双缓冲方式：5个选通端分二次选通， 先选通输入寄存器，后选通DAC寄存器。 主要用于多路D/A转换信号同时输出，例如智能示波器。
⑶ 温度系数
定义：满刻度输出条件下，温度每变化一度，输出变化的百分比。

第三章 信号转换电路

第三章 信号转换电路

第三章信号转换电路第三章信号转换电路 (1)4.3.1 数/模转换电路(D/A) (2)4.3.2 模/数转换器(A/D) (6)一、A/D转换的基本原理 (6)二、逐次逼近型A/D转换器 (9)三、双积分式A/D转换器 (11)四、V/F变换型A/D转换器 (13)五、三位并行比较型A/D转换器 (14)六、计数式A/D转换器 (15)七、A/D转换器的主要技术指标 (16)八、集成A/D转换器实例 (17)4.3.1 数/模转换电路(D/A)一、DAC的基本原理将输入数字量变换成模拟量输出。

基本思路：将输入的二进制数按其位权的大小先转换成与之成正比的电流量(I)，然后将该电流再转换成模拟量电压输出(V)，即D→I，I→V 输出。

实现数字量—模拟量转换的电路框图：D/A转换特性图三位二进制数字量输入和模拟量输出的关系：图中输出模拟量的最小增量VLSB表示输入数字量中最低位为“1”时的模拟电压大小。

二、四位倒T网络D/A转换器其特点是只有二种电阻阻值，精度可以做得很高；由于运放的反相输入端为虚地特性，开关切换时流过支路电流不变，只是流向反相端还是流向地端，所以没有过渡过程，转换速很快。

由图可知；网络部分的总电阻为R，而流过参考电源VREF的总电流为：，而流过每一个节点的电流依次降低一半，即流过每一个支路的电流依次为：。

当输入二进制数的某一位高电平时，对应支路的电流流向反相端，反之流向地。

因此流向反相端的电流有：又因为：，所以输出电压有：输入为n位数字量时：当R=Rf时：这种D/A转换器的典型产品是AD7520(10位的一片D/A转换器)三、正负模拟量输出的DAC电路当正负的数字量输入时，要求有正负的模拟量出。

前面我们介绍过，一个正负数可以用补码表示。

因此，一个用补码输入的正、负数，如何转换成正、负输出的模拟量呢？现以一个三位二进制补码为例加以说明，3位二进制补码可以表示为从+3到-4之间的任何一个十进制整数。

第八章 信号变换电路

第八章 信号变换电路

U o 2.09RL RtC t f i / Rs
D/A转换器工作原理
A R 2R 2R B 2R R C 2R R D 2R Rf 2R
S0
S1
S2
S3
Uo
UR
R2
iO
250C
1500C
iO=4mA iO=20mA
0.01F
铂电阻在00C时电阻为100，2660C时电阻为200 ，则 铂电阻的灵敏度为：R/ T=(200-100)/266 输入电压为eiN= 1mA· (150-25)R/ T=47mV
第三节 电流—电压变换
电流信号经过长距离传送到目的地后，往往需要在转 换成电压信号。下面介绍几种常用的转换电路：
＋15V
UIN
RL I0

U1＝UIN
T
U1

R1
U 1 U IN Io R1 R1
(2) 4～20mA V/I变换电路
＋15V
UIN
R1 R6 R2
R7
T1 T2 IE R3 I0 RL
R4
Ub R5
由于R4、R5>>R3+RL，可认为I0＝IE
U U IN IR R5 0 L R1 R1 R5 R1 R5
U i U c1 U c 2 R RL RL

同时可近似认为在半个周期内，电容两端电压 几乎不变，有Uc1=Uc2，代入上式得： c U i R L U
U o1 RL Ui R 2R L
Uo2 RL Ui R 2R L
R 2R L
调制器的构成是用一电子开关代替前面原理 图中的K。 调制器中的电子开关主要有三极管和场效应 管，构成的调制器原理图如下：

ADC0804资料

ADC0804资料

A/D 0804转换器简介ADC0804的管脚图如下所示图1 ADC0804架构图它的主要电气特性如下：●工作电压：＋5V，即VCC＝＋5V。

●模拟输入电压范围：0～＋5V，即0≤Vin≤＋5V。

●分辨率：8位，即分辨率为1/28=1/256，转换值介于0～255之间。

●转换时间：100us（f CK＝640KHz时）。

●转换误差：±1LSB。

●参考电压：2.5V，即V ref＝2.5V。

1.ADC0804的转换原理ADC0804是属于连续渐进式（Successive Approximation Method）的A/D转换器，这类型的A/D转换器除了转换速度快（几十至几百us）、分辨率高外，还有价钱便宜的优点，普遍被应用于微电脑的接口设计上。

以输出8位的ADC0804动作来说明“连续渐进式A/D转换器”的转换原理，动作步骤如下表示（原则上先从左侧最高位寻找起）。

第一次寻找结果：10000000 （若假设值≤输入值，则寻找位＝假设位＝1）第二次寻找结果：11000000 （若假设值≤输入值，则寻找位＝假设位＝1）第三次寻找结果：11000000 （若假设值>输入值，则寻找位＝该假设位＝0）第四次寻找结果：11010000 （若假设值≤输入值，则寻找位＝假设位＝1）第五次寻找结果：11010000 （若假设值>输入值，则寻找位＝该假设位＝0）第六次寻找结果：11010100 （若假设值≤输入值，则寻找位＝假设位＝1）第七次寻找结果：11010110 （若假设值≤输入值，则寻找位＝假设位＝1）第八次寻找结果：11010110 （若假设值>输入值，则寻找位＝该假设位＝0）这样使用二分法的寻找方式，8位的A/D转换器只要8次寻找，12位的A/D转换器只要12次寻找，就能完成转换的动作，其中的输入值代表图1的模拟输入电压V in。

2.分辨率与内部转换频率的计算对8位ADC0804而言，它的输出准位共有28＝256种，即它的分辨率是1/256，假设输入信号Vin为0～5V电压范围，则它最小输出电压是5V/256＝0.01953V，这代表ADC0804所能转换的最小电压值。

ADC0804的应用

ADC0804简介及应用ADC0804是一个早期的A/D转换器，因其价格低廉而在要求不高的场合得到广泛应用。

ADC0804是一个8位、单通道、低价格A/D转换器，主要特点是：摸数转换时间大约100us；方便的TTL或CMOS标准接口；可以满足差分电压输入；具有参考电压输入端；内含时钟发生器；单电源工作时（0V～5V）输入信号电压范围是0V～5V；不需要调零等等。

图1 ADC0804引脚图所有引脚定义如下：（引脚1）：片选信号。

低电平有效，高电平时芯片不工作。

（引脚2）：外部读数据控制信号。

此信号低电平时ADC0804把转换完成的数据加载到DB口。

（引脚3）：外部写数据控制信号。

此信号的上升沿可以启动ADC0804的A/D转换过程。

CLK IN（引脚4）：时钟输入引脚。

ADC0804使用RC振荡器作为A/D时钟，CLK IN 是振动器的输入端。

（引脚5）：转换结束输出信号。

ADC0804完成一次A/D转换后，此引脚输出一个低脉冲。

对单片机可以称为中断触发信号。

Vin（+）（引脚6）：输入信号电压的正极。

Vin（－）（引脚7）：输入信号电压的负极。

可以连接到电源地。

AGND（引脚8）：模拟电源的地线。

Vref/2（引脚9）：参考电源输入端。

参考电源取输入信号电压（最大值）的二分之一。

例如输入信号电压是0V～5V时，参考电源取2.；输入信号电压是0V～4V时，参考电源取2. 0V。

DGND（引脚10）：数字电源的地线。

DB8～DB0（引脚11～引脚18）：数字信号输出口，连接单片机的数据总线。

CLK R（引脚19）：时钟输入端。

V CC（引脚20）：5V电源引脚。

补充说明：CLKI（引脚4）和CLKR（引脚19）：ADC0801~0805 片内有时钟电路，只要在外部“CLKI”和“CLKR”两端外接一对电阻电容即可产生A/D 转换所要求的时钟，其振荡频率为fCLK≈1/1.1RC。

其典型应用参数为：R=10KΩ，C=150PF，fCLK≈640K Hz，转换速度为100μｓ。

信号转换电路优秀优秀课件

信号转换电路优秀优秀课件
第一节 采样保持电路
信号转换电路优秀优秀课件
第一节 采样保持电路
F (f)
O fm in fm ax F s(f)
E0 O F (f)* F s(f)
a)
E1 fs b)
f
E2
2 fs
f
O fm in fm ax fs- fm ax
fs
fs+ fmax
2 fs
f
fs＋fmin
电流模拟开关的特点是：不管负载电阻RL的大小如何， 流过开关的电流总是和被换接的电流Ix相等，而且换接 的电压则由RL*Ix决定。
信号转换电路优秀优秀课件
元件性能的影响和要求
• 模拟开关的分类（电压和电流开关）
VX
VK
RL
Ix
IK
RL
(a) 电压开关
(b) 电流开关
信号转换电路优秀优秀课件
元件性能的影响和要求
路
IN H
6
电 路
8
7
-E1
-E2
S1
S2
S3
S4
S5
输 出 /输 入
S6
S7
S8
图 6-7 CD 4051 原 理 图 信号转换电路优秀优秀课件
元件性能的影响和要求
• 存储电容
选用介质吸附效应小和泄漏电阻大的电容器，如聚苯乙 烯，钽电容和聚碳酸脂电容器等。(原因：当电路从采样 转到保持，介质的吸附效应会使电容器上的电压下降，被 保持的电压低于采样转保持瞬间的输入电压，峰值检波器 复位时，电容放电，介质吸附效应会使放电后的电容电压 回升，引起小信号峰值的检波误差。电容器的泄漏电阻引 起电容上的保持电压随时间逐渐减小，降低保持精度）

CH08-4

8.4 甲乙类互补对称功率 放大电路
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路 8.4.2 单电源互补对称电路
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
乙类互补对称电路存在的问题
ui 严格说，乙类放大 输入信号很小时，达 不到三极管的开启电 压，三极管不导电。 因此在正、负半周交 替过零处会出现一些 非线性失真，这个失 真称为交越失真。
练习题： 1. 电路如图所示。管子T1、T2在输入信号vi的作用下一周期内轮流导电约 180度，电源电压Vcc=20v，负载RL=8Ω，VCES =0，试计算： ⑴ 在输入信号vi＝10v(有效值)时，电路 的输出功率、管耗、直流电源输出的 功率和电路的效率。 ⑵ 当输入信号vi的幅值Vim=Vcc=20v时， 电路的输出功率和效率。 ⑶ 该电路的输出波形会出现何种失真？ 试说明如何解决？
VCC VCC UA , UC 2 2
（2）动态分析 设输入端在0.5VCC直流电平基础上加入正弦信号
VCC ui 2 VCC ui 2
时，T1导通、T2截止； T 时， 1截止、 T2导通。 T1 ic1
+VCC 交越失真
（电容相当于电源） ui 若输出电容足够大，其上电压基 本保持不变，则负载上得到的交 流信号正负半周对称，但存在交 越失真。
D1 ui
D2
R2
iL T2 RL
-VCC
8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
2.带前置放大级的功率放大器
1） 静态偏置 可克服交越失真
设T3已有合适 的静态工作点
2） 动态工作情况 二极管等效为恒压模型
交流相当于短路克服交越失真来自8.4.1 甲乙类双电源互补对称电路
3.偏置电压可调的功率放大器

8.4 电压和电流转换电路

8.4 电压和电流转换电路
8.4.1 电流-电压变换器 8.4.2 电压-电流变换器
8.4.1 电流-电压变换器
图8.10是电流-电压变换器。 由图可知
v O = － iS R f
可见输出电压与输 入电流成比例。 输出端的负载电流
图8.10电流-电压变换电路
vO iS Rf Rf iO = =－ =− iS RL RL RL
R2 R1 + v 'O 1. 当分母为零时， iO1 →∞，电路自激。 R1 + R2 R + R2 vn = vS
2. 当R2 /R1 =R3 /R4时, 则 R4 // RL vp = vO = iO RL = v'O R−+ 1R4v// RL ) i =3 (
O
(b)负载接地 vn = vp 电压-电流和电流-电压变换器广泛应用 说明iO与vS成正比 , 实现了线性变换。 于放大电路和传感器的连接处，是很有用的 可解得 电子电路。 v R
若 RL 固定，则输出电流与输入电流成比例，
此时该电路也可视为电流放大电路。
8.4.2 电压-电流变换器
图8.11的电路为电压-电流变换器
(a)负载不接地
(b)负载接地
图8.11电压-电流变换器
由图（a）可知
vS = iO R
1 或 iO = vS R
所以输出电流与输入电压成比例。
对图（b）电路， R1和R2构成电流并联负反 馈； R3 、R4和RL构成构成电压串联正反馈。由 图（b）可得 讨论：
R4
S
iO = −
2R1Leabharlann ×SR3 R2 ( R3 + RL − RL ) R4 R1
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uO uO1 u I
uO uI
电路又称为绝对值运算电路。电路中各输入输出波形之间的关系如图所示。
uI O -uO1
t
O uO
t
精密全波整流电路输入输出波形
O t
uI R R R R
A1
Ro uO1
io
+
RL
+
uO2 A2
uP1 0.5uI 0.5uO2
电压-电流变换电路
uO1 2u P1 u I uO2
iO
u O1 u O2 u I Ro Ro
实现了电压
uI
到电流
iO
的转换
8.4信号变换电路
8.4.2电流-电压变换电路
所示的电流-电压转换电路中，引入 了电压并联负反馈。由于电路的输 出电阻很低，所以输出电压几乎不 受负载变化的影响。对于理想运放， 依据“虚短”、“虚断”原则，得 出下列关系式
8.1集成运算放大器应用电路的基本知识
8.2典型运算电路 8.3有源滤波电路 8.4信号变换电路 8.5Multisim仿真实例
为了使所采集的信号能够用于测量、控制、驱动负载或送入计算机，常常需要 进行信号的转换（U－I、I－U、U－f等）。
8.4信号变换电路
8.4.1 电压-电流变换电路
电压-电流变换电路如图所示，其中 A1构成同相比例运算电路，A2构成 电压跟随器。利用电压叠加原理得
Rf iF
iS R A
+
RL
uO
uO iS Rf
电流-电压变换电路
实际应用电路中，运放的偏置电流、偏置电压、电流源内阻都将引入转换误差。
8.4信号变换电路
8.4.3精密全波整流电路
2R D1 R uI R D2 A1 uO1 R
+R1A2+R R2
uO
精密全波整流电路 由于集成运放为反相输入形式
uI 0
时，集成运放A1输出将小于零，二极管D2导通，D1截止， A1构成的精密半波整流电路实现反相比例运算，有
uO1
2R uI 2uI R
u I 0 时，集成运放A1输出将大于零，二极管D1导通，D2截止，A1构成
的精密半波整流电路输出电压 uO1 0
。
由加法运算电路的分析结果，知