ad转换

A/D转换器ICL7107

一、31/2位双积分型A/D转换器ICL7107的基本特点

① ICL7107是31/2位双积分型A/D转换器属于CMoS大规模集成电路它的最大显示值为士1999最小分辨率为100uV转换精度为0.05士1 个字。

② 能直接驱动共阳极LED数码管不需要另加驱动器件使整机线路简化采用士5V两组电源供电并将第21脚的GND接第30脚的IN 。

③ 在芯片内部从V+与COM之间有一个稳定性很高的2.8V基准电源通过电阻分压器可获得所需的基准电压VREF 。

④ 能通过内部的模拟开关实现自动调零和自动极性显示功能。

⑤ 输入阻抗高对输入信号无衰减作用。

⑥ 整机组装方便无需外加有源器件配上电阻、电容和LED共阳极数码管就能构成一只直流数字电压表头。

⑦ 噪音低温漂小具有良好的可靠性寿命长。

⑧ 芯片本身功耗小于15mw不包括LED。

⑨ 不设有一专门的小数点驱动信号。使用时可将LED共阳极数数码管公共阳极接V+

⑩ 可以方便的进行功能检查。

二、 ICL7107引脚功能

V+和V-分别为电源的正极和负极

a 1-g1, a2-g2 ,a3-g3分别为个位、十位、百位笔画的驱动信号依次接个位、十位、百位LED显示器的相应笔画电极。

bc4千位笔画驱动信号。接千位LED显示器的相应的笔画电极。

Oscl-OSc3 时钟振荡器的引出端外接阻容或石英晶体组成的振荡器。第38脚至第40脚电容量的选择是根据下列公式来决定 Fosl = 0.45/RC COM 模拟信号公共端简称“模拟地”使 用时一般与输入信号的负端以及基准电压的负极相连。

TEST 测试端 接 +5V时 数码管显示1888

VREF VREF- 基准电压正负端。 CREF外接基准电容端。

INT(27脚)是一个积分电容器必须选择温度系数小不致使积分器的输入电压产生漂移现象的元件

第三章A/D转换

3.1模拟通信与数字通信

根据在传输信道上信号形式的不同，把通信系统分为模拟通信系统和数字通信系统。在通信系统中，若信源发出的是模拟信号，经过发送设备变换成适合在媒质中传输的电信号，这个变换后电信号仍然是与原信息呈相似的连续变化，这种通信方式称为模拟通信。数字通信是指用数字信号作载体来传输信息，或用数字信号对载波进行数字调制后再传输的通信方式。它可以传输电报、数据等数字信号，也可以传送经过数字化处理的话音和图像等模拟信号。数字通信只强调通信过程中传输的是数字信号，所以信源本身发出的可以是模拟信号，也可以是数字信号。这里讲的是电话通信，由于话音信号是模拟信号，所以在送往信道传输前需要有模拟／数字转换过程，到了接收端要有反变换过程。

3.2 A/D转换器的基本原理

在A/D转换器中，由于输入的是模拟信号，它在时间上是连续的，而A/D转换器得输出是数。字信号，它在时间上是离散的。所以只能在一系列选定的瞬间对输入的模拟信号取样，然后将这些取样值转换成输出的数字量。

因此A/D转换得过程是首先对输入的模拟电压信号取样，取样结束后进入保持阶段，在这段时间内，将取样的电压量化为数字量，并按一定的编码形式给出转换结果。然后，在开始下一次取样。

3.2.1 抽样

话音信号是连续的模拟信号，要完成模／数变换，首先对话音信号进行离散化处理。模拟信号数字化的第一步是在时间上对信号进行离散化处理，即将时间上连续的信号处理成

时间上离散的信号，这一过程称之为抽样。通过抽样得到一系列在时间上离散的幅值序列称为样值序列。这些样值序列的包络线仍与原模拟信号波形相似，我们把它称之为脉冲幅度调制 ( Pulse Amplitude Modulation，PAM）信号。具体地说，就是某一时间连续信号 f ( t )，仅取 f ( t0 ) , f ( t1) , f（t2）„

各离散点数值，就变成了时间离散信号。这个取时间连续信号离散点数值的过程就叫做抽样。如图 1所示。

A/D转换器的主要技术指标

A/D转换器的主要技术指标有转换精度、转换速度等。选择A/D转换器时，除考虑这两项技术指标外，还应注意满足其输入电压的范围、输出数字的编码、工作温度范围和电压稳定度等方面的要求。

1. 转换精度

单片集成A/D转换器的转换精度是用分辨率和转换误差来描述的。

(1)分辨率

A/D转换器的分辨率以输出二进制（或十进制）数的位数来表示。它说明A/D转换器对输入信号的分辨能力。从理论上讲，n位输出的A/D转换器能区分2个不同等级的输入模拟电压，能区分输入电压的最小值为满量程输入的1/2n。在最大输入电压一定时，输出位数愈多，分辨率愈高。例如A/D转换器输出为8位二进制数，输入信号最大值为5V,那么这个转换器应能区分出输入信号的最小电压为9.53mV。

(2)转换误差

转换误差通常是以输出误差的最大值形式给出。它表示A/D转换器实际输出的数字量和理论上的输出

数字量之间的差别。常用最低有效位的倍数表示。例如给出相对误差≤±LSB/2，这就表明实际输出的数字量和理论上应得到的输出数字量之间的误差小于最低位的半个字。

2. 转换时间

转换时间是指A/D转换器从转换控制信号到来开始，到输出端得到稳定的数字信号所经过的时间。A/D转换器的转换时间与转换电路的类型有关。不同类型的转换器转换速度相差甚远。其中并行比较A/D转换器的转换速度最高，8位二进制输出的单片集成A/D转换器转换时间可达到50ns以内，逐次比较型A/D转换器次之，它们多数转换时间在10～50s以内，间接A/D转换器的速度最慢，如双积分A/D转换器的转换时间大都在几十毫秒至几百毫秒之间。在实际应用中，应从系统数据总的位数、精度要求、输入模拟信号的范围以及输入信号极性等方面综合考虑A/D转换器的选用。

3. 例题

某信号采集系统要求用一片A/D转换集成芯片在1s（秒）内对16个热电偶的输出电压分时进行A/D转换。已知热电偶输出电压范围为0～0.025V（对应于0～450oC温度范围），需要分辨的温度为0.1oC，试问应选择多少位的A/D转换器，其转换时间是多少?

D/A转换器是将输入的二进制数字量转换成模拟量，以电压或电流的形式输出。

D/A转换器实质上是一个译码器（解码器）。一般常用的线性D/A转换器，其输出模拟电压uO和输入数字量Dn之间成正比关系。UREF为参考电压。

uO＝DnUREF

将输入的每一位二进制代码按其权值大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，则所得的总模拟量就与数字量成正比，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。

D/A转换器一般由数码缓冲寄存器、模拟电子开关、参考电压、解码网络和求和电路等组成。

数字量以串行或并行方式输入，并存储在数码缓冲寄存器中；寄存器输出的每位数码驱动对应数位上的电子开关，将在解码网络中获得的相应数位权值送入求和电路；求和电路将各位权值相加，便得到与数字量对应的模拟量。

开关Si的位置受数据锁存器输出的数码di控制：当di=1时，Si将对应的权电阻接到参考电压UREF上；当di=0时，Si将对应的权电阻接地。

权电阻网络D/A转换器的特点

①优点：结构简单，电阻元件数较少；

②缺点：阻值相差较大，制造工艺复杂。

2. 倒T型电阻网络D/A转换器

3. 电阻解码网络中，电阻只有R和2R两种，并构成倒T型电阻网络。当di=1时，相应的开关Si接到求和点；当di=0时，相应的开关Si接地。但由于虚短，求和点和地相连，所以不论开关如何转向，电阻2R总是与地相连。这样，倒T型网络的各节点向上看和向右看的等效电阻都是2R，整个网络的等效输入电阻为R。

倒T型电阻网络D/A转换器的特点：

①优点：电阻种类少，只有R和2R，提高了制造精度；而且支路电流流入求和点不存在时间差，提高了转换速度。

②应用：它是目前集成D/A转换器中转换速度较高且使用较多的一种，如8位D/A转换器DAC0832，就是采用倒T型电阻网络。

三、D/A转换器的主要技术指标

1. 分辨率

分辨率用于表征D/A转换器对输入微小量变化的敏感程度。