数模-模数转换课件.pptx

1、在检测、控制数字系统中，将模拟量转换为数字量和将数字量在检测、控制数字系统中，将模拟量转换为数字量和将数字量转换为模拟量是必不可少的环节，其系统方框图如下转换为模拟量是必不可少的环节，其系统方框图如下 被被控控对对象象微微处处理理器器ADCDAC系统方框图系统方框图检测信号检测信号控制信号控制信号放放大大被控对象如温度，压力等物理量，经传感器检测得到它们的模被控对象如温度，压力等物理量，经传感器检测得到它们的模拟信号，将其进行放大，然后送入模数转换器（拟信号，将其进行放大，然后送入模数转换器（ADC），将模），将模拟信号转换为数字信号后由微处理器对信号进行处理。根据处拟信号转换为数字信号后由微

2、处理器对信号进行处理。根据处理的结果，微处理器发出相应的数字控制信号，再经数模转换理的结果，微处理器发出相应的数字控制信号，再经数模转换器（器（DAC）将数字信号转换为模拟信号去控制被控对象。）将数字信号转换为模拟信号去控制被控对象。 数模转换器有多种电路类型，其中数模转换器有多种电路类型，其中T型电阻数模型电阻数模转换是较常用的一种。下图是四位转换是较常用的一种。下图是四位T型电阻转换器原型电阻转换器原理图，理图，R和和2R电阻构成电阻构成T形电阻网络。形电阻网络。S3、S2、S1、S0为模拟开关，其开关状态分别受输入的二进制数字信为模拟开关，其开关状态分别受输入的二进制数字信号号D3、D2

3、、D1、D0控制。如控制。如D01时，模拟开关时，模拟开关S0合合向左边，支路电流向左边，支路电流I0流向流向Ioutl；当；当D00时，时，S0合向右合向右边，支路电流边，支路电流I0流向流向Iout2。运算放大器。运算放大器A0为电流求和为电流求和放大器，它对各位数字所对应的电流求和，并转换成放大器，它对各位数字所对应的电流求和，并转换成相应的模拟电压。相应的模拟电压。UREF为高精度基准电源。为高精度基准电源。 A0 +UREFIIout2 1 D0 D2 D1 D3 0Rf2R2R2R2R2RRRRS0S1S2S3UoI0I3I2I1Iout1四位四位T型电阻转换器原理图型电阻转换器原

4、理图由于运算放大器的反由于运算放大器的反相输入端为相输入端为“虚地虚地”，所以无论模拟开关接所以无论模拟开关接向左边还是右边，电向左边还是右边，电阻阻2R接模拟开关一侧接模拟开关一侧的电位都为零，因此的电位都为零，因此从从UREF端看进去的等端看进去的等效电阻为效电阻为R。由此求。由此求得总电流得总电流IUREFR，各支路电流分别为各支路电流分别为343222 III2432222 III1421222 III0410222 III 即每位支路电流与二进制权值（即每位支路电流与二进制权值（23、22、21、20）成正比。当每）成正比。当每位开关合向左边时，支路电流由位开关合向左边时，支路电流由

5、Ioutl流出，开关合向右边时，支流出，开关合向右边时，支路电流由路电流由Iout2流出。因此输入不同的二进制数时，流过流出。因此输入不同的二进制数时，流过Rf的电流的电流Iout1的大小就不同，就可以得到大小不同的输出电压。对于输入的大小就不同，就可以得到大小不同的输出电压。对于输入的任意四位二进制数的任意四位二进制数D3、D2、D1、D0，流过，流过Rf的电流为的电流为Iout1I3D3I2D2I1D1I0D0 00411422433422222222DIDIDIDI =)2222(2001122334DDDDI )2222(2001122334REFDDDDRU 运算放大器的输出电压为运

6、算放大器的输出电压为 Uo RfIout1 RURREF4f2 (23D3+22D2+21D1+20D0)可见，输出的模拟电压与二进制数字信号成正比。同可见，输出的模拟电压与二进制数字信号成正比。同理对于理对于n位位DA转换器若取转换器若取RfR，则，则Uo 2(2nUn-1Dn-1+2n-2Dn-2+-+21D1+20D0) 分辨率定义为最小输出电压（对应的输入二进制数分辨率定义为最小输出电压（对应的输入二进制数为为1）与最大输出电压（对应的输入二进制数全为）与最大输出电压（对应的输入二进制数全为1）之比，即之比，即121maxmin nUU显然位数越多，能分辨出的最小电压越小。有时也显然位

7、数越多，能分辨出的最小电压越小。有时也直接用直接用DA转换器的位数表示分辨率，位数越多，分转换器的位数表示分辨率，位数越多，分辨率越高。辨率越高。 通常用非线性误差的大小表示通常用非线性误差的大小表示DA转换器的线性度。转换器的线性度。产生非线性误差的原因是模拟开关导通的压降，电阻产生非线性误差的原因是模拟开关导通的压降，电阻网络各阻值不尽相等等。网络各阻值不尽相等等。 转换器的精度是指输出模拟电压的实际值与理想转换器的精度是指输出模拟电压的实际值与理想值之差，其产生的原因是各模拟开关的压降不一定相值之差，其产生的原因是各模拟开关的压降不一定相等，各电阻阻值的偏差不可能做到完全一致。等，各电阻

8、阻值的偏差不可能做到完全一致。 从输入数字信号起，到输出电压或电流达到稳定从输入数字信号起，到输出电压或电流达到稳定值所需时间称为建立时间。其建立时间主要取决于运值所需时间称为建立时间。其建立时间主要取决于运算放大器到达稳定状态所需时间。对于十位的单片集算放大器到达稳定状态所需时间。对于十位的单片集成成DA转换器的转换时间一般不超过转换器的转换时间一般不超过1 s。 除以上参数外除以上参数外DA转换器还有功率消耗，温度系数转换器还有功率消耗，温度系数等技术指标。等技术指标。 DAC0832是分辨率为是分辨率为8位的数模转换器，它采用位的数模转换器，它采用20脚双列直插式封装结构，脚双列直插式封

9、装结构，管脚排列如右图。管脚排列如右图。1234567891020191817161514131211DAC0832CSWR1AGNDDI1DI3DI2DI0DI4DI5DI6DI7UREFRfBDGNDUCCXFERIout2Iout1ILEDAC0832管脚排列图管脚排列图WR1WR2 DAC0832是电流输出型是电流输出型芯片，其输出端要外接运芯片，其输出端要外接运算放大器，以便将输出模算放大器，以便将输出模拟电流转换为模拟电压。拟电流转换为模拟电压。它的电路原理框图如下图它的电路原理框图如下图所示。所示。 AGNDDGNDILE8位输入位输入寄存器寄存器（1）8位输入位输入寄存器寄存器

10、（2）8位位DA转换器转换器111&UCCUREFIout2Iout1RfBCSDI0 DI7RDAC0832原理框图原理框图WR1WR2XFERDAC0832是由是由8位输入寄存器（位输入寄存器（1）、）、8位输入寄存器（位输入寄存器（2）及）及一个一个8位位DA转换器三部分组成。转换器三部分组成。 采用两个采用两个8位寄存器的目的是使位寄存器的目的是使DA转换器在对其寄存转换器在对其寄存器的数字信号进行转换的同时，输入寄存器又可以接器的数字信号进行转换的同时，输入寄存器又可以接收新的输入数字信号，从而提高了转换速度。各管脚收新的输入数字信号，从而提高了转换速度。各管脚功能如下：功能如下：8

11、位数字量的输入端。位数字量的输入端。：模拟电流输出端。外接运算放大器的反：模拟电流输出端。外接运算放大器的反相输入端与相输入端与Iout1相连，外接运算放大器的同相输入端相连，外接运算放大器的同相输入端和和Iout2相连。相连。Iout1输出电流为各权电流之和，与输入输出电流为各权电流之和，与输入的数字量成线性对应关系。的数字量成线性对应关系。：芯片内部电阻：芯片内部电阻R的引出端，外接运算放大器的的引出端，外接运算放大器的输出端，作为运算放大器的反馈电阻，也可根据需输出端，作为运算放大器的反馈电阻，也可根据需要外接电阻后再接运算放大器的输出端，要外接电阻后再接运算放大器的输出端，R的另一端的

12、另一端在芯片内部接在芯片内部接Iout1端。端。 ： 权电阻网络基准电源输入端，取值范围为权电阻网络基准电源输入端，取值范围为10V 10V，如为单极性输出，则输出电压在，如为单极性输出，则输出电压在 0 UREF范围内变化。范围内变化。 256255：电源输入端，电源电压可在：电源输入端，电源电压可在5 15V范围内选择，范围内选择， 当当UCC15V时，工作状态最佳。时，工作状态最佳。：数字部分接地端。：数字部分接地端。：模拟部分接地端。在芯片内数字地与模拟地：模拟部分接地端。在芯片内数字地与模拟地是分开的，以免两者之间的相互干扰，根据需要在芯是分开的，以免两者之间的相互干扰，根据需要在芯

13、片外部的适当部分将两者地线相连。片外部的适当部分将两者地线相连。ILE：数据允许锁存信号，高电平有效。：数据允许锁存信号，高电平有效。 CS ：片选信号，低电平有效。当：片选信号，低电平有效。当 0，ILE1， 0时，允许输入数据存入寄存器（时，允许输入数据存入寄存器（1）。）。CS1WR：写入信号：写入信号2，低电平有效。，低电平有效。 2WR ：传送控制信号，低电平有效。当：传送控制信号，低电平有效。当 0， 及及 0时，时， 数据由寄存器（数据由寄存器（1）送入寄存器）送入寄存器（2），且进入），且进入8位位DA转换部分进行转换。转换部分进行转换。 XFERXFER2WR下图是两片下图是

14、两片DAC0832同时使用的接线方式。电路对控同时使用的接线方式。电路对控制信号的时序要求如下制信号的时序要求如下数据送到第一芯片寄存器（数据送到第一芯片寄存器（1）数据同时送入两个芯片的寄存器（数据同时送入两个芯片的寄存器（2）转换成模拟量输出。转换成模拟量输出。数据送到第二芯片寄存器（数据送到第二芯片寄存器（1）WR1WR2时序图时序图XFER “1”Iout1Iout2RfBCSWR1DI0DI7DAC0832Iout1Iout2RfBDI0DI7DAC0832输入控制信号输入控制信号译码器译码器24线线Uo1Uo2ILE“1”ILE 两片两片DAC0832同时使用的接线方式图同时使用的

15、接线方式图XFERCSXFERWR1WR2WR2 两个两个DA转换器的转换器的 信号由译码器的两个输出端提供。信号由译码器的两个输出端提供。将两个将两个DA转换器的转换器的 端接在一起，由译码器的第端接在一起，由译码器的第三个输出端提供控制信号三个输出端提供控制信号 。工作时，译码器根。工作时，译码器根据它的输入信号对两个据它的输入信号对两个DA转换器分别发出控制信转换器分别发出控制信号号 ，从而分时地将要转换的数据输入到两个芯片的，从而分时地将要转换的数据输入到两个芯片的寄存器（寄存器（1）中，再由）中，再由 信号，同时将两个数据送信号，同时将两个数据送入相应芯片的寄存器（入相应芯片的寄存器

16、（2）中，然后进行数模转换。）中，然后进行数模转换。CSXFERCSXFERXFER AD转换器的种类繁多，按工作原理可分为：并转换器的种类繁多，按工作原理可分为：并联比较型，双积分型及逐次逼近型。并联比较型转换联比较型，双积分型及逐次逼近型。并联比较型转换速度快，但精度不高；双积分型转换精度较高，抗干速度快，但精度不高；双积分型转换精度较高，抗干扰能力较强，但转换速度慢；逐次逼近型的转换速度扰能力较强，但转换速度慢；逐次逼近型的转换速度较快，转换精度高，故应用较多。下面仅介绍逐次逼较快，转换精度高，故应用较多。下面仅介绍逐次逼近型模数转换器。近型模数转换器。 逐次逼近型逐次逼近型AD转换器的

17、工作原理如同天平称重物，转换器的工作原理如同天平称重物，采用逐次逼近的方法使重物和砝码相等。逐次逼近型模采用逐次逼近的方法使重物和砝码相等。逐次逼近型模数转换器，一般由顺序脉冲发生器、逐次逼近寄存器、数转换器，一般由顺序脉冲发生器、逐次逼近寄存器、数模转换器和电压比较器等几部分组成，其原理图如下数模转换器和电压比较器等几部分组成，其原理图如下图。图。 ADC数码产生数码产生控制电路控制电路电压电压比较器比较器结果结果输出输出带转换电压带转换电压UA3位位DACd0DFB3QCDFB2QCDFB1QCDFB0QC + +UIF G3CPd1d2 G6 G8d2d1d0E G7C1G4G5 G2

18、G11逐次逼近型模数转换器原理图逐次逼近型模数转换器原理图QQFA2SRCQQFA1SRCQQFA0SRC 逐次逼近型模数转换器电路由下列几部分组成：逐次逼近型模数转换器电路由下列几部分组成： 它是由四个触发器它是由四个触发器FB3FB2FB1FB0构成的环形计数器，构成的环形计数器，初态为初态为QB3QB2QB1QB01000数模转换器数模转换器DAC的输入是逐次逼近寄存器的输出，的输入是逐次逼近寄存器的输出，输出电压输出电压UA送到电压比较器的同相输入端。送到电压比较器的同相输入端。（1） 逐次逼近寄存器逐次逼近寄存器 它由三个它由三个RS触发器触发器FA2FA1FA0组成，输出是三位二进

19、组成，输出是三位二进制数制数d2d1d0（2） 顺序脉冲发生器顺序脉冲发生器（3）数模转换器）数模转换器（4）电压比较电路）电压比较电路 运算放大器运算放大器C构成电压比较器，由它来比较输入电构成电压比较器，由它来比较输入电压压UI（加在反相输入端）与（加在反相输入端）与UA的大小，若的大小，若UA UI则则输出端输出端F为为“1”；若；若UAUI，则输出端，则输出端F为为“0”。输。输出端出端F接至控制逻辑与门接至控制逻辑与门G3G2G1的输入端。的输入端。 （5） 控制逻辑门控制逻辑门 它由它由G1G8组成，其中组成，其中G1G5用来控制逐次逼近寄用来控制逐次逼近寄存器的输出，存器的输出，

20、G6G8用来控制用来控制d2d1d0的输出。当读出控的输出。当读出控制端制端E1时，输出时，输出d2d1d0二进制数。二进制数。 设设DA转换器的参考电压转换器的参考电压UREF 10V，输入模拟电压，输入模拟电压UI6.8V。电路的转换过程为：转换开始前，。电路的转换过程为：转换开始前，FB3FB2FB1FB0的输出的输出QB3QB2QB1QB01000。在第一个。在第一个时钟脉冲时钟脉冲CP的上升沿到来后，使逐次逼近寄存器的的上升沿到来后，使逐次逼近寄存器的输出输出d2d1d0100，经，经DAC转换输出的模拟电压为：转换输出的模拟电压为： UA （d222d121d020） 45V3RE

21、F2U810此时此时UI UA，则比较器，则比较器C输出输出F为为“0”。同时在第一个。同时在第一个时钟脉冲时钟脉冲CP的上升沿到来后，顺序脉冲发生器右移一的上升沿到来后，顺序脉冲发生器右移一位，使位，使QB3QB2QB1QB00100。第二个。第二个CP到来后，到来后， FA1被置被置1，由于原来的，由于原来的F=0，则，则FA2的的1状态被保留状态被保留UA3位位DACd0DFB3QCDFB2QCDFB1QCDFB0QC + +UIF G3CPd1d2 G6 G8d2d1d0E G7C1G4G5 G2 G11逐次逼近型模数转换器原理图逐次逼近型模数转换器原理图QQFA2SRCQQFA1SR

22、CQQFA0SRC （否则（否则FA2变为变为0）使）使d2d1d0110，经，经DAC转换输出转换输出模拟电压模拟电压 UA 67.5V， 810因为因为UA UI，则比较器，则比较器C输出输出F为为“1”，同时顺序脉冲，同时顺序脉冲发生器右移一位，即发生器右移一位，即QB3QB2QB1QB00010。当第三个。当第三个CP脉冲到来时，使脉冲到来时，使FA0置置1，由于原来的，由于原来的F=1，则，则FA1被被置置0，使，使d2d1d0101，此时，此时 UA （41）6.25V， 810UA UI，则比较器，则比较器C输出为输出为0，同时顺序脉冲发生器右移，同时顺序脉冲发生器右移一位，这时

23、一位，这时Q3Q2Q1Q00001。当第四个。当第四个CP脉冲到来，脉冲到来，FA0的的1状态被保留，使状态被保留，使d2d1d0101保持不变，即为转换保持不变，即为转换结果。结果。 若使若使E1，三个读出与门打开，将，三个读出与门打开，将d2d1d0送到输出端。送到输出端。在第四个在第四个CP脉冲到来时，使脉冲到来时，使Q3Q2Q1Q01000返回到返回到原始状态。完成了一次转换。原始状态。完成了一次转换。在这个例子中转换误差为在这个例子中转换误差为6.86.250.55V。转换器的。转换器的位数越多误差越小。位数越多误差越小。 其它类型的其它类型的ADC 模数转换器：模数转换过后的数模数

24、转换器：模数转换过后的数字量再做一次窄带低通滤波处理。当模字量再做一次窄带低通滤波处理。当模拟量进入转换器后，先在调制器中做求拟量进入转换器后，先在调制器中做求积处理，并将模拟量转为数字量，在这积处理，并将模拟量转为数字量，在这个过程中会产生一定的量化噪声，这种个过程中会产生一定的量化噪声，这种噪声将影响到输出结果，因此，采用将噪声将影响到输出结果，因此，采用将转换过的数字量以较低的频率一位一位转换过的数字量以较低的频率一位一位地传送到输出端，同时在这之间加一级地传送到输出端，同时在这之间加一级低通滤波器的方法，就可将量化噪声过低通滤波器的方法，就可将量化噪声过滤掉，从而得到一组精确的数字量滤

25、掉，从而得到一组精确的数字量 分辨率通常以输出的二进制位数来表示，位数越分辨率通常以输出的二进制位数来表示，位数越多误差越小，转换精度越高，它说明多误差越小，转换精度越高，它说明AD转换器对输入转换器对输入信号的分辨能力。信号的分辨能力。用完成一次模数转换所需的时间来表示，转换时间是用完成一次模数转换所需的时间来表示，转换时间是从接到转换控制信号起，到输出端得到稳定的数字量从接到转换控制信号起，到输出端得到稳定的数字量输出为止所需时间。转换时间越短，转换速度越高，输出为止所需时间。转换时间越短，转换速度越高，通常在几十微秒左右。通常在几十微秒左右。 相对精度是指实际的各个转换点偏离理想特性的误

26、差，相对精度是指实际的各个转换点偏离理想特性的误差，一般用最低有效位一般用最低有效位LSB表示。如相对精度表示。如相对精度 1LSB，表，表明相对精度不大于最低有效位明相对精度不大于最低有效位1。 ADC0804是逐次逼近型是逐次逼近型8位位模数转换器，完成一次转换模数转换器，完成一次转换时间为时间为100 s，转换精度为，转换精度为1LSB，输入电压为，输入电压为0 5V。该芯片内有输出数据锁存器，该芯片内有输出数据锁存器，使输出数据可以直接连接在使输出数据可以直接连接在CPU数据总线上。该芯片是数据总线上。该芯片是20脚双列直插式封装，其脚脚双列直插式封装，其脚管排列如右图。管排列如右图。

27、1234567891020191817161514131211ADC0804CSAGNDDB1DB3DB2DB0DB4DB5DB6DB7UREF/2DGNDUCCWRUIN(+)UIN( )RDCLKRCLKADC0804管脚排列图管脚排列图INTR ：8位二进制数字输出端，可直接接在系位二进制数字输出端，可直接接在系统的数据总线上。统的数据总线上。：模拟信号输入端，如果输入电压的：模拟信号输入端，如果输入电压的变化范围从变化范围从0V 5V，则输入电压加在，则输入电压加在UIN(+) 端，而端，而UIN( )端接地。端接地。：参考电压端，是芯片内所需的基准电压。：参考电压端，是芯片内所需的基

28、准电压。输入电压的范围可以通过调整输入电压的范围可以通过调整UREF2管脚处的电管脚处的电压加以改变，压加以改变，UREF2端电压值应是输入电压范围端电压值应是输入电压范围的二分之一。的二分之一。 如输入电压范围是如输入电压范围是0.5V 4.5V， 则则在在UREF2端应加端应加2V的电压，当输入电压是的电压，当输入电压是0 5V时，时，将将UREF2端悬空，基准电压可由端悬空，基准电压可由VCC经内部分压得经内部分压得到。到。 ：电源电压端，该芯片：电源电压端，该芯片由由5V电源提供。电源提供。：分别为：分别为数字地与模拟地端。数字地与模拟地端。：时钟脉冲：时钟脉冲端，时钟脉冲的频率决定端

29、，时钟脉冲的频率决定了芯片逐位比较的节拍。了芯片逐位比较的节拍。由于芯片内部有时钟发生由于芯片内部有时钟发生器，只需在器，只需在CLKR和和CLK端外接电阻电容，如右图端外接电阻电容，如右图所示，即可产生所需频为所示，即可产生所需频为RC1 .11f 的内部时钟脉冲。的内部时钟脉冲。RC1234567891020191817161514131211ADC0804CSAGNDDB1DB3DB2DB0DB4DB5DB6DB7UREF/2DGNDUCCWRUIN(+)UIN( )RDCLKRCLKADC0804时钟接线图时钟接线图INTR 若采用外部时钟，则可直接加在若采用外部时钟，则可直接加在CL

30、K端，不必接端，不必接R、C元件。元件。 ：片选信号，低电平有效。片选信号，低电平有效。CS：写入信号端，低电平有效。当：写入信号端，低电平有效。当 0时读入模时读入模拟量，当拟量，当 上升沿到来时启动转换。上升沿到来时启动转换。CSWRWR：转换结束信号端，低电平有效，当转换结束时：转换结束信号端，低电平有效，当转换结束时产生结束信号产生结束信号 输出，通知外部设备读取结输出，通知外部设备读取结果。果。INTRINTR：读出信号端，低电平有效。当：读出信号端，低电平有效。当 0， 0时，时，读取转换器的数据，同时读取转换器的数据，同时 自动变高电平。自动变高电平。 RDCSINTRRD 数据

31、输出数据输出高阻态高阻态接通接通转换时间转换时间RDINTR(输出输出)ADC0804的工作时序的工作时序CSWRADC0804的工作时序图如下的工作时序图如下 LED+5V+5VRPUCCURFE/2UIN(+)UIN(-)GND单次脉冲单次脉冲CLK连续脉冲连续脉冲DB0DB7CSADC0804AD转换器特性测试电路接线图转换器特性测试电路接线图RDWR输出端输出端DB0 DB7分别接发光二极管分别接发光二极管LED，CLK端直接端直接接连续脉冲，其频率大于接连续脉冲，其频率大于1KHZ。调节电位器。调节电位器 RP可获可获得得05V的输入电压，转换的数字量可由发光二极管观的输入电压，转换

32、的数字量可由发光二极管观测到。测到。 在数据采集系统中通常要对多路模拟量进行采集，而在数据采集系统中通常要对多路模拟量进行采集，而且将模拟量转换为数字量要经过采样，保持，转换三且将模拟量转换为数字量要经过采样，保持，转换三个步骤。对多路模拟量进行采集可以用模拟开关实现；个步骤。对多路模拟量进行采集可以用模拟开关实现；采样、保持由采样采样、保持由采样保持电路完成；转换由保持电路完成；转换由AD转换转换器完成。下面介绍一下模拟开关和采样器完成。下面介绍一下模拟开关和采样保持电路。保持电路。 模拟开关通常由控制电路模拟开关通常由控制电路和开关电路两部分组成，一般和开关电路两部分组成，一般采用采用MO

33、S场效应晶体管或双场效应晶体管或双极型晶体管。由极型晶体管。由N沟道增强型沟道增强型MOS管管T1和和P沟道增强型沟道增强型MOS管管T2构成的传输门如右图构成的传输门如右图CPT1UoT2CPUiUDD传输门电路传输门电路 输入电压输入电压Ui为为0 10V。当。当CP为为10V（CP1）时，）时，则则 为为0V（ 0）。设）。设MOS管的栅极开启电压范管的栅极开启电压范围为：围为：2.1V3V。Ui为为0 7V时，时，T1导通；导通； Ui为为3 10V时，时，T2导通。导通。 CPCP 所以当所以当CP1、Ui在在0 10V范围内变化时，范围内变化时，T1与与T2至少有一个导通，能使信号

34、从输入端传送到输至少有一个导通，能使信号从输入端传送到输出端，即出端，即UoUi，相当于开关接通。，相当于开关接通。 相反，当控制信号相反，当控制信号CP0时，时，T1、T2均截止，均截止，T1、T2都是高阻状态，这时相当于开关断开，输入信号都是高阻状态，这时相当于开关断开，输入信号不能传送到输出端。不能传送到输出端。UoUiCPTGCP传输门符号传输门符号 由于由于MOS管的对称性，管的对称性，传输门具有双向传输的特性，传输门具有双向传输的特性，即即Ui与与Uo可以互换。可以互换。 用传输门加一个反相用传输门加一个反相器即构成模拟开关，如右器即构成模拟开关，如右图所示，当图所示，当D1时，模

35、拟时，模拟开关接通，使开关接通，使UoUi；当；当D0时模拟开关断开。时模拟开关断开。 UiTG1UoD模拟开关模拟开关 数据采集系统中，多采用集成电路构成多路模数据采集系统中，多采用集成电路构成多路模拟开关，如四选一，八选一，十六选一等类型的模拟开关，如四选一，八选一，十六选一等类型的模拟开关。拟开关。 在进行模数转换时，不可能将连续变化的模拟信在进行模数转换时，不可能将连续变化的模拟信号的每一数值都转换成数字量，而只能按一定时间间号的每一数值都转换成数字量，而只能按一定时间间隔来采集数据，并将采集的数值保持一定时间，在这隔来采集数据，并将采集的数值保持一定时间，在这段时间内将模拟量转换成数

36、字量输出。段时间内将模拟量转换成数字量输出。 采样采样保持电路的基本结构如下图。保持电路的基本结构如下图。S为模拟开关，为模拟开关，Ui为输入信号，为输入信号，uC为控制模拟开关通断的采样脉冲。为控制模拟开关通断的采样脉冲。在采样期间，在采样期间，uC为高电平，开关为高电平，开关S闭合，输入闭合，输入Ui通过运通过运算放大器算放大器A1对保持电容对保持电容CH迅速充电。当迅速充电。当uC为低电平时，为低电平时，开关开关S断开，进入保持状态。电容断开，进入保持状态。电容CH上保持开关断开瞬上保持开关断开瞬间的输入电压值，直至下一次采样开始为止。采样间的输入电压值，直至下一次采样开始为止。采样保保持电路的波形如图所示。持电路的波形如图所示。+UoCH _+UiuC+ SA1A2+采样采样保持电路保持电路 Ui、UotUiUo采样采样保持保持采样采样保持电路的波形保持电路的波形为了使采样后的信号能正确无误地还原出它所表示的为了使采样后的信号能正确无误地还原出它所表示的模拟信号而不产生失真，应满足采样定理，即采样频模拟信号而不产生失真，应满足采样定理，即采样频率率fS必须高于输入模拟信号频谱中的最高次谐波成分必须高于输入模拟信号频谱中的最高次谐波成分频率频率fimax的二倍，用公式表示为的二倍，用公式表示为 fS2 fima