直流电压的数字化测量及AD转换原理.ppt

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1、电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第1页 11/16/2022直流电压的数字化测量及AD转换原理 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第2页 11/16/20225 54 41 DVM1 DVM的组成原理及主要性能指标的组成原理及主要性能指标u1 1 1 1）DVMDVMDVMDVM的组成的组成的组成的组成组成框图组成框图组成框图组成框图包括模拟和数字两部分。包括模拟和数字两部分。包括模拟和数

2、字两部分。包括模拟和数字两部分。输入电路：对输入电压衰减输入电路：对输入电压衰减输入电路：对输入电压衰减输入电路：对输入电压衰减/放大、变换等。放大、变换等。放大、变换等。放大、变换等。核心部件是核心部件是核心部件是核心部件是A/DA/DA/DA/D转换器（转换器（转换器（转换器（Analog to Digital Analog to Digital Analog to Digital Analog to Digital ConverterConverterConverterConverter，简称，简称，简称，简称ADCADCADCADC），实现模拟电压到数字量的），实现模拟电压到数字量的）

3、，实现模拟电压到数字量的），实现模拟电压到数字量的转换。转换。转换。转换。数字显示器：显示模拟电压的数字量结果。数字显示器：显示模拟电压的数字量结果。数字显示器：显示模拟电压的数字量结果。数字显示器：显示模拟电压的数字量结果。逻辑控制电路：在统一时钟作用下，完成内部电路逻辑控制电路：在统一时钟作用下，完成内部电路逻辑控制电路：在统一时钟作用下，完成内部电路逻辑控制电路：在统一时钟作用下，完成内部电路的协调有序工作。的协调有序工作。的协调有序工作。的协调有序工作。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第3页 11/16/20225 54 41 DVM1 DVM的组成原理及主要性能指标的

4、组成原理及主要性能指标应用应用应用应用直流或慢变化电压直流或慢变化电压直流或慢变化电压直流或慢变化电压信号的测量（通常采用高精度低信号的测量（通常采用高精度低信号的测量（通常采用高精度低信号的测量（通常采用高精度低速速速速A/DA/DA/DA/D转换器）。转换器）。转换器）。转换器）。通过通过通过通过AC-DCAC-DCAC-DCAC-DC变换电路，也可测量交流电压的有效值、变换电路，也可测量交流电压的有效值、变换电路，也可测量交流电压的有效值、变换电路，也可测量交流电压的有效值、平均值、峰值，构成平均值、峰值，构成平均值、峰值，构成平均值、峰值，构成交流数字电压表交流数字电压表交流数字电压表

5、交流数字电压表。通过电流通过电流通过电流通过电流-电压、阻抗电压、阻抗电压、阻抗电压、阻抗-电压等变换，实现电流、阻电压等变换，实现电流、阻电压等变换，实现电流、阻电压等变换，实现电流、阻抗等测量，进一步扩展其功能。抗等测量，进一步扩展其功能。抗等测量，进一步扩展其功能。抗等测量，进一步扩展其功能。基于微处理器的智能化基于微处理器的智能化基于微处理器的智能化基于微处理器的智能化DVMDVMDVMDVM称为称为称为称为数字多用表（数字多用表（数字多用表（数字多用表（DMMDMMDMMDMM，Digital MultiMeterDigital MultiMeterDigital MultiMete

6、rDigital MultiMeter）。DMMDMMDMMDMM功能更全，性能更高，一般具有一定的数据处功能更全，性能更高，一般具有一定的数据处功能更全，性能更高，一般具有一定的数据处功能更全，性能更高，一般具有一定的数据处理能力（平均、方差计算等）和通信接口理能力（平均、方差计算等）和通信接口理能力（平均、方差计算等）和通信接口理能力（平均、方差计算等）和通信接口(如如如如GPIB)GPIB)GPIB)GPIB)。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第4页 11/16/20225 54 41 DVM1 DVM的组成原理及主要性能指标的组成原理及主要性能指标2 2 2 2）主要性

7、能指标）主要性能指标）主要性能指标）主要性能指标显示位数显示位数显示位数显示位数n n完整显示位完整显示位完整显示位完整显示位：能够显示：能够显示：能够显示：能够显示09090909的数字。的数字。的数字。的数字。n n非完整显示位非完整显示位非完整显示位非完整显示位(俗称半位俗称半位俗称半位俗称半位)：只能显示：只能显示：只能显示：只能显示0 0 0 0和和和和1 1 1 1（在最高位上）。（在最高位上）。（在最高位上）。（在最高位上）。n n如如如如4 4 4 4位位位位DVMDVMDVMDVM，具有，具有，具有，具有4 4 4 4位完整显示位，其最大显示数字为位完整显示位，其最大显示数字

8、为位完整显示位，其最大显示数字为位完整显示位，其最大显示数字为9999 9999 9999 9999。n n而而而而 位（位（位（位（4 4 4 4位半）位半）位半）位半）DVMDVMDVMDVM，具有，具有，具有，具有4 4 4 4位完整显示位，位完整显示位，位完整显示位，位完整显示位，1 1 1 1位非完整位非完整位非完整位非完整显示位，其最大显示数字为显示位，其最大显示数字为显示位，其最大显示数字为显示位，其最大显示数字为19999 19999 19999 19999。量程量程量程量程n n基本量程基本量程基本量程基本量程：无衰减或放大时的输入电压范围，由：无衰减或放大时的输入电压范围，

9、由：无衰减或放大时的输入电压范围，由：无衰减或放大时的输入电压范围，由A/DA/DA/DA/D转换转换转换转换器动态范围确定。器动态范围确定。器动态范围确定。器动态范围确定。n n通过对输入电压（按通过对输入电压（按通过对输入电压（按通过对输入电压（按10101010倍）放大或衰减，可倍）放大或衰减，可倍）放大或衰减，可倍）放大或衰减，可扩展其他量程扩展其他量程扩展其他量程扩展其他量程。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第5页 11/16/20225 54 41 DVM1 DVM的组成原理及主要性能指标的组成原理及主要性能指标n n如基本量程为如基本量程为如基本量程为如基本量程为

10、10V10V10V10V的的的的DVMDVMDVMDVM，可扩展出，可扩展出，可扩展出，可扩展出0.1V0.1V0.1V0.1V、1V1V1V1V、10V10V10V10V、100V100V100V100V、1000V1000V1000V1000V等五档量程；等五档量程；等五档量程；等五档量程；n n基本量程为基本量程为基本量程为基本量程为2V2V2V2V或或或或20V20V20V20V的的的的DVMDVMDVMDVM，可扩展出，可扩展出，可扩展出，可扩展出200mV200mV200mV200mV、2V2V2V2V、20V20V20V20V、200V200V200V200V、1000V1000

11、V1000V1000V等五档量程。等五档量程。等五档量程。等五档量程。分辨力分辨力分辨力分辨力n n指指指指DVMDVMDVMDVM能够能够能够能够分辨最小电压变化量的能力分辨最小电压变化量的能力分辨最小电压变化量的能力分辨最小电压变化量的能力。反映了。反映了。反映了。反映了DVMDVMDVMDVM灵敏度。灵敏度。灵敏度。灵敏度。n n用每个字对应的电压值来表示，即用每个字对应的电压值来表示，即用每个字对应的电压值来表示，即用每个字对应的电压值来表示，即V/V/V/V/字字字字。n n不同的量程上能分辨的最小电压变化的能力不同，显然，不同的量程上能分辨的最小电压变化的能力不同，显然，不同的量程

12、上能分辨的最小电压变化的能力不同，显然，不同的量程上能分辨的最小电压变化的能力不同，显然，在最小量程上具有最高分辨力在最小量程上具有最高分辨力在最小量程上具有最高分辨力在最小量程上具有最高分辨力。n n例如，例如，例如，例如，3 3 3 3位半的位半的位半的位半的DVMDVMDVMDVM，在，在，在，在200mV200mV200mV200mV最小量程上，可以测量的最最小量程上，可以测量的最最小量程上，可以测量的最最小量程上，可以测量的最大输入电压为大输入电压为大输入电压为大输入电压为199.9mV199.9mV199.9mV199.9mV，其分辨力为，其分辨力为，其分辨力为，其分辨力为0.1m

13、V/0.1mV/0.1mV/0.1mV/字（即字（即字（即字（即当输入当输入当输入当输入电压变化电压变化电压变化电压变化0.1mV0.1mV0.1mV0.1mV时，显示的末尾数字将变化时，显示的末尾数字将变化时，显示的末尾数字将变化时，显示的末尾数字将变化“1“1“1“1个字个字个字个字”）。）。）。）。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第6页 11/16/20225 54 41 DVM1 DVM的组成原理及主要性能指标的组成原理及主要性能指标分辨力分辨力分辨力分辨力n n分辨率：用百分数表示，与量程无关，比较直观。分辨率：用百分数表示，与量程无关，比较直观。分辨率：用百分数表示

14、，与量程无关，比较直观。分辨率：用百分数表示，与量程无关，比较直观。如上述的如上述的如上述的如上述的DVMDVMDVMDVM在最小量程在最小量程在最小量程在最小量程200mV200mV200mV200mV上分辨力为上分辨力为上分辨力为上分辨力为0.1mV0.1mV0.1mV0.1mV，则分辨，则分辨，则分辨，则分辨率为：率为：率为：率为：分辨率也可直接从显示位数得到（与量程无关），如分辨率也可直接从显示位数得到（与量程无关），如分辨率也可直接从显示位数得到（与量程无关），如分辨率也可直接从显示位数得到（与量程无关），如3 3 3 3位位位位半的半的半的半的DVMDVMDVMDVM，可显示出，可

15、显示出，可显示出，可显示出1999199919991999（共（共（共（共2000200020002000个字），则分辨率为个字），则分辨率为个字），则分辨率为个字），则分辨率为测量速度测量速度测量速度测量速度n n每秒钟完成的测量次数。它主要取决于每秒钟完成的测量次数。它主要取决于每秒钟完成的测量次数。它主要取决于每秒钟完成的测量次数。它主要取决于A/DA/DA/DA/D转换器的转换转换器的转换转换器的转换转换器的转换速度。速度。速度。速度。n n一般低速高精度的一般低速高精度的一般低速高精度的一般低速高精度的DVMDVMDVMDVM测量速度在几次测量速度在几次测量速度在几次测量速度在几次/

16、秒秒秒秒 几十次几十次几十次几十次/秒。秒。秒。秒。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第7页 11/16/20225 54 41 DVM1 DVM的组成原理及主要性能指标的组成原理及主要性能指标测量精度测量精度测量精度测量精度n n取决于取决于取决于取决于DVMDVMDVMDVM的固有误差和使用时的附加误差（温度等）。的固有误差和使用时的附加误差（温度等）。的固有误差和使用时的附加误差（温度等）。的固有误差和使用时的附加误差（温度等）。n n固有误差表达式：固有误差表达式：固有误差表达式：固有误差表达式：n n示值（读数）相对误差为：示值（读数）相对误差为：示值（读数）相对误差为

17、：示值（读数）相对误差为：式中，式中，式中，式中，VxVxVxVx被测电压的读数；被测电压的读数；被测电压的读数；被测电压的读数；VmVmVmVm该量程的满度值该量程的满度值该量程的满度值该量程的满度值（Full Scale,FSFull Scale,FSFull Scale,FSFull Scale,FS）；）；）；）；误差的相对项系数；误差的相对项系数；误差的相对项系数；误差的相对项系数；误差的固定项系数。误差的固定项系数。误差的固定项系数。误差的固定项系数。n n固有误差由两部分构成：读数误差和满度误差。固有误差由两部分构成：读数误差和满度误差。固有误差由两部分构成：读数误差和满度误差。

18、固有误差由两部分构成：读数误差和满度误差。n n读数误差：读数误差：读数误差：读数误差：与当前读数有关。主要包括与当前读数有关。主要包括与当前读数有关。主要包括与当前读数有关。主要包括DVMDVMDVMDVM的刻度的刻度的刻度的刻度系数误差和非线性误差。系数误差和非线性误差。系数误差和非线性误差。系数误差和非线性误差。n n满度误差：满度误差：满度误差：满度误差：与当前读数无关，只与选用的量程有关。与当前读数无关，只与选用的量程有关。与当前读数无关，只与选用的量程有关。与当前读数无关，只与选用的量程有关。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第8页 11/16/20225 54 41

19、 DVM1 DVM的组成原理及主要性能指标的组成原理及主要性能指标测量精度测量精度测量精度测量精度n n有时将有时将有时将有时将 等效为等效为等效为等效为“n“n“n“n字字字字”的电压量表示，即的电压量表示，即的电压量表示，即的电压量表示，即 n n如某台如某台如某台如某台3 3 3 3位半位半位半位半DVMDVMDVMDVM，说明书给出基本量程为，说明书给出基本量程为，说明书给出基本量程为，说明书给出基本量程为2V2V2V2V，=（0.01%0.01%0.01%0.01%读数读数读数读数+1+1+1+1字）字）字）字）。则在则在则在则在2V2V2V2V量程上，量程上，量程上，量程上，1 1

20、 1 1字字字字=0.1mV=0.1mV=0.1mV=0.1mV，由，由，由，由 2V=0.1mV 2V=0.1mV 2V=0.1mV 2V=0.1mV可知，可知，可知，可知，=0.005%=0.005%=0.005%=0.005%，即表达式中，即表达式中，即表达式中，即表达式中“1“1“1“1字字字字”的满度误差项与的满度误差项与的满度误差项与的满度误差项与“0.005%”“0.005%”“0.005%”“0.005%”的表示是完全等价的：的表示是完全等价的：的表示是完全等价的：的表示是完全等价的：n n当被测量（读数值）很小时，满度误差起主要作用，当被当被测量（读数值）很小时，满度误差起主

21、要作用，当被当被测量（读数值）很小时，满度误差起主要作用，当被当被测量（读数值）很小时，满度误差起主要作用，当被测量较大时，读数误差起主要作用测量较大时，读数误差起主要作用测量较大时，读数误差起主要作用测量较大时，读数误差起主要作用。为减小满度误差的影。为减小满度误差的影。为减小满度误差的影。为减小满度误差的影响，应合理选择量程，以响，应合理选择量程，以响，应合理选择量程，以响，应合理选择量程，以使被测量大于满量程的使被测量大于满量程的使被测量大于满量程的使被测量大于满量程的2/32/32/32/3以上以上以上以上。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第9页 11/16/20225

22、 54 41 DVM1 DVM的组成原理及主要性能指标的组成原理及主要性能指标输入阻抗输入阻抗输入阻抗输入阻抗n n输入阻抗取决于输入电路（并与量程有关）。输入阻抗取决于输入电路（并与量程有关）。输入阻抗取决于输入电路（并与量程有关）。输入阻抗取决于输入电路（并与量程有关）。n n输入阻抗宜越大越好，否则将影响测量精度。输入阻抗宜越大越好，否则将影响测量精度。输入阻抗宜越大越好，否则将影响测量精度。输入阻抗宜越大越好，否则将影响测量精度。n n对于直流对于直流对于直流对于直流DVMDVMDVMDVM，输入阻抗用输入电阻表示，一般在，输入阻抗用输入电阻表示，一般在，输入阻抗用输入电阻表示，一般在

23、，输入阻抗用输入电阻表示，一般在10M1000M10M1000M10M1000M10M1000M之间。之间。之间。之间。n n对于交流对于交流对于交流对于交流DVMDVMDVMDVM，输入阻抗用输入电阻和并联电容表示，电，输入阻抗用输入电阻和并联电容表示，电，输入阻抗用输入电阻和并联电容表示，电，输入阻抗用输入电阻和并联电容表示，电容值一般在几十容值一般在几十容值一般在几十容值一般在几十 几百几百几百几百pFpFpFpF之间。之间。之间。之间。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第10页 11/16/20225 54 42 A/D2 A/D转换原理转换原理uA/DA/DA/DA/D

24、转换器分类转换器分类转换器分类转换器分类积分式：双积分式、三斜积分式、脉冲调宽（积分式：双积分式、三斜积分式、脉冲调宽（积分式：双积分式、三斜积分式、脉冲调宽（积分式：双积分式、三斜积分式、脉冲调宽（PWMPWMPWMPWM）式、）式、）式、）式、电压电压电压电压-频率（频率（频率（频率（V-FV-FV-FV-F）变换式等。）变换式等。）变换式等。）变换式等。非积分式：斜波电压（线性斜波、阶梯斜波）式、比非积分式：斜波电压（线性斜波、阶梯斜波）式、比非积分式：斜波电压（线性斜波、阶梯斜波）式、比非积分式：斜波电压（线性斜波、阶梯斜波）式、比较式（逐次逼近式、并行式）等。较式（逐次逼近式、并行式

25、）等。较式（逐次逼近式、并行式）等。较式（逐次逼近式、并行式）等。u1 1 1 1）逐次逼近比较式）逐次逼近比较式）逐次逼近比较式）逐次逼近比较式ADCADCADCADC基本原理：将被测电压和一可变的基准电压进行逐次基本原理：将被测电压和一可变的基准电压进行逐次基本原理：将被测电压和一可变的基准电压进行逐次基本原理：将被测电压和一可变的基准电压进行逐次比较，最终逼近被测电压。即采用一种比较，最终逼近被测电压。即采用一种比较，最终逼近被测电压。即采用一种比较，最终逼近被测电压。即采用一种“对分搜索对分搜索对分搜索对分搜索”的策略，逐步缩小的策略，逐步缩小的策略，逐步缩小的策略，逐步缩小V V V

26、 Vx x x x未知范围的办法。未知范围的办法。未知范围的办法。未知范围的办法。假设基准电压为假设基准电压为假设基准电压为假设基准电压为V V V Vr r r r=10V=10V=10V=10V，为便于对分搜索，将其分成一，为便于对分搜索，将其分成一，为便于对分搜索，将其分成一，为便于对分搜索，将其分成一系列（相差一半）的不同的标准值。系列（相差一半）的不同的标准值。系列（相差一半）的不同的标准值。系列（相差一半）的不同的标准值。V V V Vr r r r可分解为：可分解为：可分解为：可分解为：电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第11页 11/16/20221 1）逐次逼近

27、比较式）逐次逼近比较式ADCADC上式表示，若把上式表示，若把上式表示，若把上式表示，若把V V V Vr r r r不断细分（每次取上一次的一半）足不断细分（每次取上一次的一半）足不断细分（每次取上一次的一半）足不断细分（每次取上一次的一半）足够小的量，便可无限逼近，当只取有限项时，则项数够小的量，便可无限逼近，当只取有限项时，则项数够小的量，便可无限逼近，当只取有限项时，则项数够小的量，便可无限逼近，当只取有限项时，则项数决定了其逼近的程度。如只取前决定了其逼近的程度。如只取前决定了其逼近的程度。如只取前决定了其逼近的程度。如只取前4 4 4 4项，则项，则项，则项，则其逼近的最大误差为其

28、逼近的最大误差为其逼近的最大误差为其逼近的最大误差为9.375V-10V=-0.625V9.375V-10V=-0.625V9.375V-10V=-0.625V9.375V-10V=-0.625V，相当于最，相当于最，相当于最，相当于最后一项的值。后一项的值。后一项的值。后一项的值。现假设有一被测电压现假设有一被测电压现假设有一被测电压现假设有一被测电压V V V Vx x x x8.5V8.5V8.5V8.5V，若用上面表示，若用上面表示，若用上面表示，若用上面表示VrVrVrVr的的的的4 4 4 4项项项项5V5V5V5V、2.5V2.5V2.5V2.5V、1.25V1.25V1.25V

29、1.25V、0.625V0.625V0.625V0.625V来来来来“凑试凑试凑试凑试”逼近逼近逼近逼近V V V Vx x x x，逼近过，逼近过，逼近过，逼近过程如下：程如下：程如下：程如下：电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第12页 11/16/20221 1）逐次逼近比较式）逐次逼近比较式ADCADCV V V Vx x x x5V5V5V5V（首先，取（首先，取（首先，取（首先，取5V5V5V5V项，由于项，由于项，由于项，由于5V8.5V5V8.5V5V8.5V5V8.5V，则保留该项，记为，则保留该项，记为，则保留该项，记为，则保留该项，记为数字数字数字数字1111

30、）+2.5V+2.5V+2.5V+2.5V（再再再再取取取取2.5V2.5V2.5V2.5V项项项项，此此此此时时时时5V+2.5V8.5V5V+2.5V8.5V5V+2.5V8.5V5V+2.5V8.5V5V+2.5V+1.25V8.5V5V+2.5V+1.25V8.5V5V+2.5V+1.25V8.5V，则应去掉该项，则应去掉该项，则应去掉该项，则应去掉该项，记为数字记为数字记为数字记为数字0000）+0.625V +0.625V +0.625V +0.625V（再取（再取（再取（再取0.625V0.625V0.625V0.625V项，此时项，此时项，此时项，此时5V+2.5V+0.625

31、V8.5V5V+2.5V+0.625V8.5V5V+2.5V+0.625V8.5V5V+2.5V+0.625V8.5V，则保留该项，则保留该项，则保留该项，则保留该项，记为数字记为数字记为数字记为数字1111）8.125V8.125V8.125V8.125V（得到最后逼近结果）（得到最后逼近结果）（得到最后逼近结果）（得到最后逼近结果）总结上面的逐次逼近过程可知，从大到小逐次取出总结上面的逐次逼近过程可知，从大到小逐次取出总结上面的逐次逼近过程可知，从大到小逐次取出总结上面的逐次逼近过程可知，从大到小逐次取出V V V Vr r r r的各分项的各分项的各分项的各分项值，按照值，按照值，按照值

32、，按照“大者弃，小者留大者弃，小者留大者弃，小者留大者弃，小者留”的原则，直至得到最后逼近的原则，直至得到最后逼近的原则，直至得到最后逼近的原则，直至得到最后逼近结果，其结果，其结果，其结果，其数字表示为数字表示为数字表示为数字表示为1101110111011101。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第13页 11/16/20221 1）逐次逼近比较式）逐次逼近比较式ADCADC上述逼近结果与上述逼近结果与上述逼近结果与上述逼近结果与V V V Vx x x x的误差为的误差为的误差为的误差为8.125V8.125V8.125V8.125V8.5V8.5V8.5V8.5V0.37

33、5V0.375V0.375V0.375V。显然，当显然，当显然，当显然，当V V V Vx x x x(8.125V(8.125V(8.125V(8.125V8.75V)8.75V)8.75V)8.75V)之间时，采用上面之间时，采用上面之间时，采用上面之间时，采用上面V V V Vr r r r的的的的4 4 4 4个分项逼近的结果相同，均为个分项逼近的结果相同，均为个分项逼近的结果相同，均为个分项逼近的结果相同，均为8.125V8.125V8.125V8.125V，其误差为，其误差为，其误差为，其误差为VVVVx x x x(0.625V0.625V0.625V0.625V0.625V)0

34、.625V)0.625V)0.625V)，最大误差限相当于，最大误差限相当于，最大误差限相当于，最大误差限相当于V V V Vr r r r最后一个最后一个最后一个最后一个分项，即最低位数字量对应的电压值，用分项，即最低位数字量对应的电压值，用分项，即最低位数字量对应的电压值，用分项，即最低位数字量对应的电压值，用1LSB1LSB1LSB1LSB表示，表示，表示，表示，即：即：即：即：1LSB=0.625V1LSB=0.625V1LSB=0.625V1LSB=0.625V。这种用有限数字量表示模拟量形成。这种用有限数字量表示模拟量形成。这种用有限数字量表示模拟量形成。这种用有限数字量表示模拟量

35、形成的的的的“截断误差截断误差截断误差截断误差”称为称为称为称为“量化误差量化误差量化误差量化误差”。上述逐次逼近比较过程表示了该类上述逐次逼近比较过程表示了该类上述逐次逼近比较过程表示了该类上述逐次逼近比较过程表示了该类A/DA/DA/DA/D转换器的基本工转换器的基本工转换器的基本工转换器的基本工作原理。它类似天平作原理。它类似天平作原理。它类似天平作原理。它类似天平称重的过程称重的过程称重的过程称重的过程，V V V Vr r r r的各分项相当于提的各分项相当于提的各分项相当于提的各分项相当于提供的有限供的有限供的有限供的有限“电子砝码电子砝码电子砝码电子砝码”，而，而，而，而V V

36、V Vx x x x是被称量的电压量。逐步是被称量的电压量。逐步是被称量的电压量。逐步是被称量的电压量。逐步地添加或移去电子砝码的过程完全类同于称重中的加地添加或移去电子砝码的过程完全类同于称重中的加地添加或移去电子砝码的过程完全类同于称重中的加地添加或移去电子砝码的过程完全类同于称重中的加减法码的过程，而减法码的过程，而减法码的过程，而减法码的过程，而称重结果的精度取决于所用的最小称重结果的精度取决于所用的最小称重结果的精度取决于所用的最小称重结果的精度取决于所用的最小砝码砝码砝码砝码。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第14页 11/16/20221 1）逐次逼近比较式）逐次

37、逼近比较式ADCADC原理框图原理框图原理框图原理框图电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第15页 11/16/20221 1）逐次逼近比较式）逐次逼近比较式ADCADC图中，图中，图中，图中，SARSARSARSAR（Successive Approximation RegisterSuccessive Approximation RegisterSuccessive Approximation RegisterSuccessive Approximation Register）为逐次逼近移位寄存器，为逐次逼近移位寄存器，为逐次逼近移位寄存器，为逐次逼近移位寄存器，SARSARS

38、ARSAR在时钟在时钟在时钟在时钟CLKCLKCLKCLK作用下，对比作用下，对比作用下，对比作用下，对比较器的输出（较器的输出（较器的输出（较器的输出（0 0 0 0或或或或1 1 1 1）每次进行一次移位，移位输出将）每次进行一次移位，移位输出将）每次进行一次移位，移位输出将）每次进行一次移位，移位输出将送到送到送到送到D/AD/AD/AD/A转换器，转换器，转换器，转换器，D/AD/AD/AD/A转换结果再与转换结果再与转换结果再与转换结果再与V V V Vx x x x比较。比较。比较。比较。SARSARSARSAR的最后输出即是的最后输出即是的最后输出即是的最后输出即是A/DA/DA

39、/DA/D转换结果，用数字量转换结果，用数字量转换结果，用数字量转换结果，用数字量N N N N表示。表示。表示。表示。最后的最后的最后的最后的D/AD/AD/AD/A转换器输出已最大限度逼近了转换器输出已最大限度逼近了转换器输出已最大限度逼近了转换器输出已最大限度逼近了VxVxVxVx，且有，且有，且有，且有式中，式中，式中，式中，NA/D NA/D NA/D NA/D转换结果的数字量，转换结果的数字量，转换结果的数字量，转换结果的数字量，nA/DnA/DnA/DnA/D位数，位数，位数，位数，VrVrVrVr参考电压，参考电压，参考电压，参考电压，VxA/DVxA/DVxA/DVxA/D输

40、入电压输入电压输入电压输入电压上式还可写成：上式还可写成：上式还可写成：上式还可写成：Vx=eNVx=eNVx=eNVx=eN，e=Vr/2e=Vr/2e=Vr/2e=Vr/2n n n n称为称为称为称为A/DA/DA/DA/D转换器的转换器的转换器的转换器的刻度刻度刻度刻度系数，单位为系数，单位为系数，单位为系数，单位为“V/“V/“V/“V/字字字字”，表示了，表示了，表示了，表示了A/DA/DA/DA/D转换器的分辨力。转换器的分辨力。转换器的分辨力。转换器的分辨力。电子测量原理电子测量原理电子测量原理电子测量原理第16页 11/16/20221 1）逐次逼近比较式）逐次逼近比较式AD

41、CADC刻度系数也表示了刻度系数也表示了刻度系数也表示了刻度系数也表示了A/DA/DA/DA/D转换结果的转换结果的转换结果的转换结果的每个每个每个每个“字字字字”（1LSB1LSB1LSB1LSB）代表的电压量代表的电压量代表的电压量代表的电压量。它是逼近时可用的。它是逼近时可用的。它是逼近时可用的。它是逼近时可用的最小最小最小最小“电子砝码电子砝码电子砝码电子砝码”。如上面如上面如上面如上面V V V Vx x x x8.5V8.5V8.5V8.5V，V V V Vr r r r10V10V10V10V，当用，当用，当用，当用V V V Vr r r r的的的的4 4 4 4个分项逼近时个

42、分项逼近时个分项逼近时个分项逼近时（相当于（相当于（相当于（相当于4 4 4 4位位位位A/DA/DA/DA/D转换器），转换器），转换器），转换器），A/DA/DA/DA/D转换的结果为转换的结果为转换的结果为转换的结果为N N N N（1101110111011101）2 2 2 213131313，即，即，即，即单片集成单片集成单片集成单片集成逐次比较式逐次比较式逐次比较式逐次比较式ADCADCADCADC。常见的产品有。常见的产品有。常见的产品有。常见的产品有8 8 8 8位的位的位的位的ADC0809ADC0809ADC0809ADC0809，12121212位的位的位的位的ADC1210ADC1210ADC1210ADC1210和和和和16161616位的位的位的位的AD7805AD7805AD7805AD7805等。等。等。等。