数字电路逻辑设计课件：11-4.PPT

1、11.4 集成集成ADC11.4.1 双积分型集成双积分型集成ADC11.4.2 逐次逼近型集成逐次逼近型集成ADC11.4.3 ADC的转换精度和转换速度的转换精度和转换速度11.4.1 双积分型集成双积分型集成ADC逻辑框图逻辑框图逻辑框图逻辑框图模拟电路：模拟电路：包括构成积分器的运算放大器和检零比较器。包括构成积分器的运算放大器和检零比较器。位十进制计数器：位十进制计数器：最大计数值为最大计数值为1999。数据寄存器：数据寄存器：存放由计数器输出的转换结果。存放由计数器输出的转换结果。数据选择器：数据选择器：在控制逻辑作用下，逐位输出数据寄存器中在控制逻辑作用下，逐位输出数据寄存器中存

2、储的存储的8421 BCD码。码。控制逻辑：控制逻辑：产生控制信号，协调各部分工作。产生控制信号，协调各部分工作。时钟电路：时钟电路：产生计数脉冲。产生计数脉冲。以以CC14433为例。为例。引出端功能引出端功能逻辑框图逻辑框图应用举例应用举例电路图电路图工作过程工作过程：5G1403提供基准电压，由提供基准电压，由CC14433将输入模拟将输入模拟电压转换为数字量。转换结束时，电压转换为数字量。转换结束时，EOC端输出正脉冲，推动端输出正脉冲，推动DU端将计数结果存入数据寄存器。数据选择器依次输出千位、百端将计数结果存入数据寄存器。数据选择器依次输出千位、百位、十位和个位数码，同时输出该位的

3、选通信号，依次驱动对位、十位和个位数码，同时输出该位的选通信号，依次驱动对应位七段显示管发光，并依此循环。这种显示方法通常称为应位七段显示管发光，并依此循环。这种显示方法通常称为动动态显示态显示。若输入电压超出测量范围，若输入电压超出测量范围，OR端的溢出信号控制端的溢出信号控制CC4511的的BI端，使显示数字熄灭。端，使显示数字熄灭。位数字电压表位数字电压表213引出端引出端模拟信号模拟信号可从可从VIN(+)和和VIN(-)端平衡输入，也可从端平衡输入，也可从VIN(+)单端输单端输入（入（VIN(-)接地）。接地）。基准电压基准电压可由内部提供，此时可由内部提供，此时VREF/2端悬空

4、，端悬空，VREF=VDD；也可由外部电源送入也可由外部电源送入VREF/2端。端。时钟脉冲时钟脉冲可由可由CLKIN端直接送入，也可由片内产生，但需端直接送入，也可由片内产生，但需外接外接R、C，R=10k固定，固定，C按按fCP=1/(1.1RC)选择。选择。11.4.2 逐次逼近型集成逐次逼近型集成ADC以以ADC0801为例。为例。电路图电路图当当CS和和WR端都为低电平时，启动转换；转换结束时，端都为低电平时，启动转换；转换结束时，INT端输出低电平；当端输出低电平；当CS和和RD端都为低电平时，数码输出。端都为低电平时，数码输出。电路连接与应用实验电路连接与应用实验电路图电路图电路

5、工作过程：电路工作过程：启动转换启动转换：按压按键开关：按压按键开关SB，使，使WR端获得一个负脉冲。端获得一个负脉冲。进行转换进行转换：转换时间为一百多微秒。：转换时间为一百多微秒。转换结束转换结束：转换结束时，：转换结束时，INT端输出低电平。端输出低电平。输出数据输出数据：因：因CS、RD端已接地，所以转换结束后，数据端已接地，所以转换结束后，数据可立即输出，并推动发光二极管进行显示。可立即输出，并推动发光二极管进行显示。连续转换连续转换：转换结束时：转换结束时INT=0，使得，使得WR=0，再次启动。，再次启动。实际测量实际测量：输入模拟电压，按开关：输入模拟电压，按开关SB启动转换，

6、观察各发启动转换，观察各发光二极管的情况以确定输出的数字量，并与理论值比较。光二极管的情况以确定输出的数字量，并与理论值比较。11.4.3 ADC的转换精度和转换速度的转换精度和转换速度转换精度转换精度分辨率：分辨率：以输出数码的位数来描述。位数越多，量化单位以输出数码的位数来描述。位数越多，量化单位越小，对输入信号的分辨能力就越高。越小，对输入信号的分辨能力就越高。转换误差：转换误差：在零点和满度都校准以后，整个转换范围内实在零点和满度都校准以后，整个转换范围内实测值与理论值之间的最大偏差。通常以测值与理论值之间的最大偏差。通常以LSB为单位，以相对误为单位，以相对误差的形式来表示。差的形式

7、来表示。转换速度转换速度通常用转换时间或转换速率来描述转换速度。通常用转换时间或转换速率来描述转换速度。完成依次转换所需的时间称为转换时间，转换速率通常是完成依次转换所需的时间称为转换时间，转换速率通常是转换时间的倒数。转换时间的倒数。Q3Q2Q1Q0DS1DS3DS2DS4个个十十百百千千极性极性检测检测CPICPO过载过载&ORvIVREFVAGR1R1C1R1/C1C1C0C01C02DU EOC(a) 逻辑框图逻辑框图图11- -4- -1 3 位双积分型ADC CC1443312VAGVREFvIR1R1/C1C1C01C02DUCPICPOVEE1241312VDDVSSQ3Q2Q

8、1Q0DS1DS2DS3DS4OREOC(b) 引出端排列引出端排列模模 拟拟 电电 路路4位十进制计数器位十进制计数器数数 据据 选选 择择 器器数数 据据 寄寄 存存 器器时钟时钟控制逻辑控制逻辑返回返回位选通脉冲输出端位选通脉冲输出端实时输出控制端，实时输出控制端，正脉冲有效，将转换结正脉冲有效，将转换结果送入数据寄存器。果送入数据寄存器。转换结束信号输出转换结束信号输出端，输出为正脉冲。端，输出为正脉冲。每次转换结束后，每次转换结束后，即刻将结果送入数据寄即刻将结果送入数据寄存器。存器。积分电阻、电容积分电阻、电容失调电压补偿电容失调电压补偿电容时钟输入、输出端时钟输入、输出端R由片内

9、产生时钟由片内产生时钟R1R1/C1C1C01C02VDDVREFVAGVSSvIR1C1C01VEEDUEOCDS4DS3DS2DS1CPICPOORQ0Q1Q2Q3CC144335G1403ABCDVSSVDDBIabfgCC45115G1413极性符号控制极性符号控制RMRdpLED显示器显示器vI- -5V+ +5V k470 k1 k470F1 . 0F1 . 0图11- -4- -2 3 位数字电压表电路原理图12返回返回VDDVREF/2VIN(+ +)VIN(- -)CLKRCLKINCSRDWRINTD7D6D1D0AGNDDGND&模拟地模拟地数字地数字地NSL5027SB5VADC08015.12V2096719412351112171810R k10 k3 . 1pF150C图11- -4- -3 ADC0801引出端及实验连接图返回返回