第11章模数数模转换(南通大学)(陈继红)

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(数字电子技术)第7章数模与模数转换

第7章数/模与模/数转换
第7章数/模与模/数转换
7.1 概述 7.2 数/模转换 7.3 模/数转换 7.4 本章小结 7.5 例题精选 7.6 自我检测题
第7章数/模与模/数转换
7.1 概述
随着以数字计算机为代表的各种数字系统的广泛普及和应用，模拟信号和数字信号的转换已成为电子技术中不可或缺的重要组成部分。数/模转换指的是把数字信号转换成相应的模拟信号，简称D/A转换，同时将实现该转换的电路称为D/A转换器，简称DAC；模/数转换指的是把模拟信号转换为数字信号，简称A/D转换，并将实现该转换的电路称为 A/D转换器，简称ADC。
当Rf=R时
uo＝
uR 2n
n-1
di zi
i＝ 0
由上式可以看出，此电路完成了从数字量到模拟量的转换，并且输出模拟电压正比于数字量的输入。
第7章数/模与模/数转换
2. 集成DAC电路AD7524 AD7524(CB7520)是采用倒T型电阻网络的8位并行D／A 转换器，功耗为20 mW，供电电压UDD为5～15 V。 AD7524典型实用电路如图7.2.5所示。
第7章数/模与模/数转换
7.3.4 常见的ADC电路
1. 逐次逼近型ADC 逐次逼近型ADC是按串行方式工作的，即转换器输出的各位数码是逐位形成的。图7.3.6为原理框图，该电路由电压比较器、逻辑控制器、D/A转换器、逐次逼近寄存器等组成。
第7章数/模与模/数转换
图 7.3.6 பைடு நூலகம்次逼近型ADC原理图
第7章数/模与模/数转换
(2) 四舍五入法：取最小量化单位Δ＝2Um/(2n－1－1)，量化时将0～Δ/2之间的模拟电压归并到0·Δ，把Δ/2～3·Δ/2之间的模拟电压归并到1·Δ，依此类推，最大量化误差为Δ/2。例如，需要把0～+1 V之间的模拟电压信号转换为3位二进制代码，这时可取Δ＝(2/15)V，那么0～(1/15)V之间的电压就归并到0·Δ，用二进制数000表示；数值在(1/15)～(3/15)V之间的电压归并到1·Δ，用二进制数001表示，并依此类推，如图7.3.5(b)

第12章数模与模数转换

d0
d1
输入
…
dn－1
uo 或 io D / A 输出
uo Ku (dn1 2n1 dn2 2n2 d1 21 d0 20 )
2019/11/17
电子技术（电工学Ⅱ）第12章数/模与模/数转换
9
普通高等教育“十二五”规划教材
机械工业出版社
§12.2.1 数/模转换电路的基本概念
2019/11/17
电子技术（电工学Ⅱ）第12章数/模与模/数转换
2
普通高等教育“十二五”规划教材
机械工业出版社
§12.1 数/模与模/数转换的基本概念
作用在被控对象上的信号通常也是模拟信号，这就需要将计算机处理过的数字信号再转换为模拟信号，才能作用于被控制对象，这种把数字量转换成相应的模拟量的过程叫做数/模转换，其相应的转换电路叫做数/模转换器（Digital-Analog Converter， DAC）。数字控制系统框图如图12-1所示。
2019/11/17
电子技术（电工学Ⅱ）第12章数/模与模/数转换
22
普通高等教育“十二五”规划教材
机械工业出版社
§12.2.3 D/A转换器主要技术指标
3.转换速度 D/A转换器从输入数字量到转换成稳定的模拟输出电压所
需要的时间称为转换速度。不同的DAC转换速度亦不同，一般约在几微秒到几十微秒
2019/11/17
电子技术（电工学Ⅱ）第12章数/模与模/数转换
3
普通高等教育“十二五”规划教材
机械工业出版社
§12.1 数/模与模/数转换的基本概念
图12-1 数字控制系统框图
2019/11/17
电子技术（电工学Ⅱ）第12章数/模与模/数转换

模数数模转换南通大学陈继红

第11章模数、数模转换
(3) 转换误差转换误差阐明A/D变换器实际旳输出数字量与理论上旳输
出数字量之间旳差别，一般以整个输入范围内旳最大输出误差表达。一般用最低有效位旳倍数来表达转换误差，例如转换误差≤±1LSB，就阐明在整个输入范围内，输出数字量与理论上旳输出数字量之间旳误差不大于最低位旳一种数字。 (4) 转换时间
73H，AL
AL，00H
72H，AL
BX，OFFSET DATA ；DATA是数据区首地址
CX，100
DL，00
AL，DL
71H，AL
；选输入通道
第11章模数、数模转换
OUT 72H，AL MOV AL，00H OUT 72H，AL WAIT0: IN AL，72H AND AL, 80H JNZ WAIT0 WAIT1: IN AL，72H AND AL, 80H JZ WAIT1 IN AL，70H MOV [BX]， AL INC BX INC DL CMP DL，8 JNZ AGAIN1 LOOP AGAIN0
第11章模数、数模转换
REF(+)、REF(-)：基准电压输入，REF(+)不应不小于VCC，REF(-)不应不不小于GND。
DOUT=255 * VIN /(REF(+)- REF(-))
第11章模数、数模转换
(2) ADC0809旳时序
第11章模数、数模转换
2. 高速逐次逼近型A/D变换器AD7472
；START、ALE=1 ；START、ALE=0 ；判EOC为低；判EOC为高
第11章模数、数模转换
【例2】下图是一种由ADC0809、8255、8253及 8259构成旳数据采集系统。ADC0809旳D7～D0接 8255旳PA口，PA口工作于方式0输入。ADC0809 旳ADDC、ADDB、ADDA接8255旳PB2-0，PB口工作于方式0输出。8253通道0工作于方式2，OUT0输出旳脉冲经反相后接ADC0809旳START和ALE，所以，每个脉冲开启一次A/D变换。EOC接8259旳 IR7，EOC上升沿引起中断。8255旳地址为70H～ 73H，8253旳地址为74H～77H，8259旳地址为 78H～79H。8259旳IR0～IR7相应旳中断向量为 30H～37H。

基于CMOS工艺流水线型模数转换器采样保持电路设计

０引言随着通信技术及数字信号处理技术的飞速发展，作为模拟信号与数字信号界面的模数转换器（ＡＤＣ）得到越来越广泛地应用．而流水线结构模数转换器因其高分辨率、高精度以及在速度与功耗之间良好的折中而倍受青睐．在流水线型ＡＤＣ中，采样保持电路（Ｓ／Ｈ）是一个十分关键的部分．随着模数转换器在高分辨率图像、视频处理及无线通信等领域的广泛应用，对高速、高精度、基于标准ＣＭＯＳ工艺的可嵌入式采样保持电路的需求也日益迫切．此外，对于正在兴起的基于ＩＰ设计和片上系统集基于ＣＭＯＳ工艺流水线型模数转换器采样保持电路设计季红兵（南通大学，江苏南通２２６０１９）摘要：采样保持电路作为流水线模数转换器中的重要单元一直是高速高分辨率模数转换器研究设计者十分关注的内容．文章介绍了基于ＣＭＯＳ０．６μｍ工艺的流水线模数转换器前端采样保持电路以及运放电路的设计仿真．该电路采用电容下极板采样、折叠式共源共栅技术，有效地消除了开关管的电荷注入效应、时钟馈通效应引起的采样信号的误差，提高了采样电路的线性度，节省了芯片面积，降低了功耗．关键词：流水线；模数转换器；采样保持中图分类号：ＴＮ４５文献标识码：ＡＣＭＯＳ－ｂａｓｅｄＤｅｓｉｇｎｏｆＳ／ＨＣｉｒｃｕｉｔｏｆＰｉｐｅｌｉｎｅｄＡ／ＤＣｏｎｖｅｒｔｅｒＪＩＨｏｎｇ－ｂｉｎｇ（ＮａｎｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｔｏｎｇ２２６０１９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓａｍｐｌｅ－ａｎｄ－ｈｏｌｄ（Ｓ／Ｈ）ｃｉｒｃｕｉｔａｓｔｈｅｋｅｙｐａｒｔｏｆｔｈｅａｎａｌｏｇ－ｔｏ－ｄｉｇｉｔａｌ（Ａ／Ｄ）ｃｏｎｖｅｒｔｅｒａｌｗａｙｓａｔｔｒａｃｔｓｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｒａｎｄｄｅｓｉｇｎｅｒｏｆＡ／Ｄｃｏｎｖｅｒｔｅｒ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＳ／ＨａｎｄＯＴＡｃｉｒｃｕｉｔｂａｓｅｄｏｎＣＭＯＳ０．６ｕｍｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｔｈｅｓａｍｐｌｅａｎｄｈｏｌｄｃｉｒｃｕｉｔｉｓｅｍｐｌｏｙｅｄｂｙｔｈｅｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｂｏｔｔｏｍｐｌａｔｅｓａｍｐｌｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｈｅｃｈａｒｇｅｉｎｊｅｃｔｉｏｎｅｒｒｏｒｏｆｓｗｉｔｃｈＭＯＳＦＥＴ．Ｔｈｅｂｏｏｔｓｔｒａｐｐｅｄｓｗｉｔｃｈｉｓｕｓｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｌｉｎｅａｒｉｔｙｏｆｔｈｅｓｗｉｔｃｈ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｌｉｎｅａｒｉｔｙｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅ／ｈｏｌｄｃｉｒｃｕｉｔ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｃ－ｃｅｌｅｒａｔｅｔｈｅａｍｐｌｉｆｉｅｒ′ｓｓｐｅｅｄ，ｓａｖｅｔｈｅｃｈｉｐａｒｅａａｎｄｅｌｉｍｉｎａｔｅｔｈｅｃｌｏｃｋｆｅｅｄ－ｔｈｒｏｕｇｈｅｆｆｅｃｔ，ａｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｆｏｌｄｅｄＣａｓ－ｃｏｄｅｃｏｍｍｏｎｓｏｕｒｃｅｃｏｍｍｏｎｇａｔｅｏｐａｍｐｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｉｐｅｌｉｎｅ；ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ｓａｍｐｌｅ－ａｎｄ－ｈｏｌｄ收稿日期：２００７－０８－２７基金项目：南通市工业科技创新计划资助项目（Ａ４０３６）作者简介：季红兵（１９６６－），男，南通大学电子信息学院讲师，硕士，主要从事数模混合集成电路教学与研究．南通大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ）第６卷第４期２００７年１２月Ｖｏｌ．６Ｎｏ．４Ｄｅｃ．２００７文章编号：１６７３－２３４０（２００７）０４－００７１－０４南通大学学报（自然科学版）２００７年成研究来说，也要求有基于低功耗、小面积、低电压、以及可嵌入设计的采样保持电路模块．１流水线模数转换器结构分析一个通常的模数转换器由Ｎ级大致相同的结构组成，如图１所示．每一级由采样／保持电路（Ｓ／Ｈ）、低分辨率ＦｌａｓｈＡ／Ｄ转换器（ｓｕｂ－ＡＤＣ）、数模转换器（ＤＡＣ）、减法电路及级间增益放大电路构成．其中，我们将每一级中的采样维持Ｓ／Ｈ、ｓｕｂ－ＤＡＣ、减法器和级间增益集成在一个功能块内，称为增益／数模转换单元，即ＭＤＡＣ．流水线模数转换器采用多个较低精度的ＦｌａｓｈＡ／Ｄ转换器采样信号并进行分级量化，然后将各级的量化结果使用一定的编码算法组合起来，构成一个高精度的Ａ／Ｄ转换器．在执行中，流水线模数转换器完成一次转换的过程如下：首先，第一级电路的采样保持部分对输入信号采样，并进行一个Ｂ位分辨率的粗略模数转换，对输入的模拟信号进行初级量化；然后，用数模转换器（ＤＡＣ）产生一个对应于该量化结果的模拟电平值并送至减法电路，减法电路从输入信号中扣除此模拟值，并将剩余值精确放大固定增益２Ｂ－１后送交下一级电路处理；下级电路的处理与上文所述相同．经过Ｎ级这样的处理后，将每级的输出组合起来并经过数字校验电路就得到模拟输入信号对应的高精度Ｙ位模数转换结果．前级电路将模拟信号处理完以后会将转换的数码存储在寄存器中，在时钟的控制下，输入第２个待转换的模拟信号进行第２个信号的量化，这样每一级能同时进行独立处理．所以，一次转换只需要一个时钟周期．在这种结构中，要增加分辨率只需要增加级数，分辨率与芯片面积成正比关系．因此，流水线型模数转换器是一种高速、高分辨率的模数转换器，并且，由于采用了分级量化和数字校验技术，降低了每级电路的精度要求，简化了模数转换器的设计，降低了高分辨率Ａ／Ｄ转换器对于高精度参考电源的高度依赖．采样保持电路是流水线结构ＡＤＣ中实现级间信号传递的重要环节，该单元完成对上级信号的采样，并对前级量化的结果进行Ｄ／Ａ转换，产生对应于该量化结果的模拟电平，然后从上级信号中减除这个模拟电平得到剩余量，并将剩余量进行固定增益２Ｂ－１的精确放大（Ｂ为每级分辨率），将放大后的剩余信号一方面送给Ｓｕｂ－ＡＤＣ模块进行本级的量化，另一方面传递到后级进行后几位的模数转换．在高分辨率流水线ＡＤＣ中，采样保持单元对输入信号采样精度、放大固定增益２Ｂ－１精度及Ｄ／Ａ转换的线性度直接影响着整个Ａ／Ｄ转换分辨率，同时在ＭＤＡＣ中信号的建立时间是决定整个流水线模数转换器转换速度的主要因素［１－３］．２采样保持电路结构及原理文章中电路设计仿真分别采用Ｃａｄｅｎｃｅ和ＨＳＰＩＣＥ软件．流水线模数转换器的采样保持电路采用基于电荷转移的开关电容结构如图２所示．当!１－由高变低时，Ｍ２和Ｍ３将共模电平与电路输入断开，Ｍ２、Ｍ３和Ｍ１相比尺寸要小的多，这样它们注入的电荷量就少．然后!１变低，Ｍ１断开，此时输入被采样到采样电容Ｃｓ上面来．管的电荷注入基本上在２个采样电容间平均分配，所以不会对输出有影响．然后!１＋变低，Ｍ５和Ｍ６断开，因为采样电容Ｃｓ的底板浮空，电荷量保持不变，所以这２个晶体管的电荷注入不会影响到采样信号．这就是所谓的数字输出数字纠错ＹｂｉｔＢｂｉｔＢ＋１ｂｉｔ模拟输入步骤１步骤２步骤３步骤ＮＶ０２Ｂ－１＋－ｓｕｂＤＡＣｓｕｂＡＤＣＢｂｉｔＭＡＤＣ图１流水线型模数转换器结构框图ＢｂｉｔＢｂｉｔ・７２・Ｍ２０Ｍ２１Ｍ２２ＢＬＡＳ１ＢＬＡＳ２Ｍ２３ＢＬＡＳ３Ｍ２４ＢＬＡＳ４ＢＬＡＳ５ＩＮＢＬＡＳＢＬＡＳＭ２５Ｍ２６Ｍ２７Ｍ２８Ｍ２９Ｍ３０Ｍ３１Ｍ３２Ｍ３３底板采样技术．Ｍ５和Ｍ６的尺寸较大以保证足够的带宽．另外，当!１＋变低的时候，Ｍ７、Ｍ８断开．然后!２由低变高，Ｍ４、Ｍ９、Ｍ１０导通，采样保持电路进入保持状态，电荷从采样电容Ｃｓ转移到ＣＦ上［１，３－４］．３采样保持电路中运算放大器的设计及仿真采用保持电路的性能由其中的运算放大器直接决定．因此，运算放大器的设计要求为高速、高增益、大的动态范围、低功耗．图３、图４、图５分别为运算放大器的放大级电路、共模反馈电路、偏置电路．在运放的结构上，选择三级共源共栅（ＴｒｉｐｌｅＣａｓｃｏｄｅ）结构．它具有高直流增益、高带宽、低功耗、容易进行频率补偿等特点．其缺点是输出的摆幅要在电源上减去７个Ｖｄｓａｔ，故摆幅较小．我们的解决方案是：使用５Ｖ电源、高摆幅的偏置电路、全差分结构［２，５］．在流水线模数器中，由于其高精度和高速率的系统要求，所以在ＭＤＡＣ中其运放也相应的需要高速度和大的直流增益，由于本系统采用５Ｖ的供电电源，所以我们采用了结构简单、高速、高增益的Ｔｒｉｐｌｅ－Ｃｓｃｏｄｅ运放结构．在流水线型模数转换器中，为了降低很多非线性效应，通常采用双端输入结构，当然在设计中要使用全差分运算放大器，并图２开关电容结构ＩＮＢＩＡＳＶＣＭＭ２Ｍ７Ｍ９Ｍ１０Ｍ３Ｍ８Ｍ１Ｍ４Ｍ５Ｍ６!１－!１＋!２!２!１＋!１－ＩＮＢＩＡＳＶＣＭＣＦＶＯＵＴＶＯＵＴＶＩＮＶＩＮＣｓＣｓ－＋－＋!２!１!１＋!１＋!１－!１!１＋!２ＢＬＡＳ１ＢＬＡＳ２ＢＬＡＳ３ＢＬＡＳ４ＢＬＡＳ５ＩＮ＋ＣＭＢＬＡＳＭ１Ｍ３Ｍ５Ｍ７ＯＵＴ－Ｍ９Ｍ１１Ｍ２Ｍ４Ｍ６ＯＵＴ＋Ｍ８Ｍ１０ＩＮ－Ｍ１２Ｍ１３图３运放放大级电路图４运放共模反馈电路ＯＵＴ－ＣＭＢＬＡＳＢＬＡＳＯＵＴ＋Ｍ１４Ｍ１５Ｍ１６Ｍ１９Ｍ１８Ｍ１７ＣＭＣＭ!１!１!１!２!２!２图５偏置电路季红兵：基于ＣＭＯＳ工艺流水线型模数转换器采样保持电路设计・７３・南通大学学报（自然科学版）２００７年且为了达到一定的采样增益精度，要求其具有很高的增益和较大的输出摆幅．而差分运放大多采用具有很大交流阻抗的恒流源作为负载以实现较高增益．但这通常会带来一个问题，即输出共模电压难以稳定．因此，需要加入能稳定共模电压的负反馈电路，从而保证运放的正常工作．对于１０位精度，５ＭＨｚ的流水线式模数转换器，模数转换器的转换周期为２００ｎｓ，一般用于采样保持时间要小于半个转换周期，采样保持电路要在６０ｎｓ的时间内达到ＬＳＢ／２，所以运放的增益要大于６７ｄＢ．采用无锡上华０．６!ｍＣＭＯＳ工艺对运放电路仿真，如图６所示，得到开环增益为９３．８ｄＢ，相位裕度为６０度，单位增益带宽４００ＭＨｚ．４结论通过对流水线型模数转换器的工作原理介绍，设计了影响模数转换器系统性能的关键模块，即采样保持电路模块．并基于无锡上华０．６μｍＣＭＯＳ工艺库对采样保持电路的运算放大器进行了设计仿真，达到系统要求．参考文献：［１］ＢＥＨＺＡＤＲａｚａｖｉ．ＤｅｓｉｇｎｏｆＡｎａｌｏｇＣＭＯＳＩｎｔｅｇｒａｄｅｄＣｉｒ－ｃｕｉｔ［Ｍ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｄｉｔｉｏｎｓ，２０００．［２］ＥＡＬＬＥＮＰｈｉｌｉｐ，ＨＯＬＢＥＲＧＤｏｕｇｌａｓＲ．ＣＭＯＳＡｎａｌｏｇＣｉｒ－ｃｕｉｔＤｅｓｉｇｎ［Ｍ］．英文版．北京：电子工业出版社，２００２．［３］ＡＢＯＡＭ，ＧＲＡＹＰＲ．Ａ１．５Ｖ１０ｂｉｔ１４．３ＭＳ／ｓＣＭＯＳｐｉｐｅｌｉｎｅａｎａｌｏｇ－ｔｏ－ｄｉｇｉｔａｌｃｏｎｖｅｒｔｅｒ［Ｊ］．ＩＥＥＥＪ．Ｓｏｌｉｄ－ＳｔａｔｅＣｉｒｃｕｉｔｓ，１９９９，３４（５）：５９９－６６６．［４］ＡＬＬＥＮＰＥ．ＳｗｉｔｃｈｅｄＣａｐａｃｉｔｏｒＣｉｒｃｕｉｔ［Ｍ］．［Ｓ．ｌ．］：ＶａｎＮｏｓ－ｔｒａｎｄＲｅｉｎｈｏｌｄＣｏ．，１９８４．［５］吴建辉．ＣＯＭＳ模拟集成电路分析与设计［Ｍ］．北京：电子工业出版社，２００４．（责任编辑：仇慧）图６运放仿真波形１００８０６０４０２０１８０１６０１４０１２０１００８０６０４０１００!１ｍ１０ｍ１００ｍ１１０１００１ｋ１０ｋ１００ｋ１ｘ１０ｘ１００ｘ增益／ｄＢ频率／Ｈｚ・７４・。

基于以太网的模数转换精度全自动修正方法

基于以太网的模数转换精度全自动修正方法
倪继锋;张程
【期刊名称】《上海师范大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2013(42)5
【摘要】理想的模数转换在直角坐标轴上应是一条过零点的直线.在实际工程中,由于信号处理电路及芯片性能等因素,对转换的精度产生了影响.因此需要采用线性拟合的方法加以修正,从而提高转换精度.提出一种基于以太网的模数转换全自动修正方法,采用软硬件配合的方式,只需轻点鼠标,即可自动完成所有模数转换通道的线性修正,并且计算出误差、信噪比和有效位数等指标,同时将线性修正系数存入模数转换卡板载的EEPROM中,与传统方法相比.此方法更方便、准确和高效,具有广泛的应用前景.
【总页数】5页(P465-469)
【作者】倪继锋;张程
【作者单位】上海师范大学信息与机电工程学院,上海201418;上海航天控制技术研究所,上海200233
【正文语种】中文
【中图分类】TP29
【相关文献】
1.基于以太网通讯的全自动换电机器人决策控制系统设计与实现 [J], 罗华;燕小强;李钊
2.基于以太网总线的全自动汽车U形螺栓拧紧机设计 [J], 陈凯;边群星
3.基于以太网的高精度模数转换模块的研究 [J], 邱学武
4.基于嵌入式单片机的模数转换精度提高技术及算法 [J], 袁越阳;马小林;周超伦;刘炜;何超
5.基于以太网的高精度模数转换模块的研究和探讨 [J], 王国珺;林碧芬
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南通大学线极化微带天线及天线阵设计

1.辐射贴片示意图如下图所示：
2.微带线两种馈线方式示意图
微带线馈电
同轴线馈电
3.两种馈电比较
由于我们平时所用的同轴馈电头都是 50 Ω，然而普通微带天线的输入阻抗一般都在 100 Ω以上，想要与之匹配，必须使用微带阻抗变换器，这样就会使微带天线基片面积增大。所以，如果对使用天线的面积有限制的话，那么背馈的方式为最佳。虽然背馈能够省去很多面积，但是作为阵列设计时，大部分采用侧馈方式，因为侧馈方式便于将能量馈入阵元。实际操作中可以先把天线和 50 Ω的馈线设计好，然后用实验的办法测定出阻抗变化器的宽度，再进行制作即可。
Ｈ面线极化方向图Ｈ面交叉极化方向图
方向图
0 10 0 -10 -20 -30 -40 -30 -20 -10 0 10 -150 180 150 -120 120 -90 90 -60 60 -30 30
Ｅ面交叉极化Ｅ面线极化
7.仿真结果分析
用软件根据基板的类型和厚度，计算得到的数据还是有差异的，需要自己不断的设置优化参数，进行优化，取定一个范围，设置变化步长，仿真出各种反射系数和增益图，得到最佳数据。总结一些结论。微带贴片的宽度决定了整体的中心频率，呈反比关系，馈线和贴片的长度决定了波端口输入阻抗，从而影响其反射系数和增益，当然，这个也是受到其他因素影响，比如空气盒子和贴片的距离，阵列中，贴片之间的距离，馈电的位置，波端口的大小，以及波端口后加上的铜片等等。
1.HFSS软件设计基本数据
基板中心频率介电常数损耗角正切值基板高度馈线的宽度波端口长度波端口高度贴片长度贴片宽度空气与贴片距离 RogersRT/duroid5880(tm) 2.5Ghz 2.2 0.0009 0.508mm 1.567mm 8*馈线宽度 6.5*基板高度 42.2mm 39.26mm 大于等于 / 2

第9章数模转换和模数转换

。
数字电路与逻辑设计
Rf
（2）求和放大器A：为一个接成负反馈的理想运算放大器。即：AV＝ ∞，iI＝0，Ro＝0。由于负反馈，存在虚短和虚断，即V－≈V＋＝0， iI＝ 0。
I A vO
VREF
输入数字Di=1时，开关Si将电阻23-iR接到基准电压VREF上，在23-iR上的电流为
Ii VREF VREF i D = D 2 i i 23 i R 23 R
2
i
VREF ()
注意：该电路转换精度较高，
虑的是恒流源特性问题。
RI f4 2
但电路结构较复杂，主要考 vo I Rf Rf4I (20 D0 21 D1 22 D2 23 D3 )
2 D
i 0
3
i
数字电路与逻辑设计
改进：采用具有电流负反馈的BJT恒流源电路的权电流D/A转换器：
数字电路与逻辑设计
第9章数模转换和模数转换
本章要点本章分别讲授了数模转换和模数转换的基本原理和常见的典型电路。文中主要介绍数模转换的基本原理，数模转换器的转换精度和转换速度，分别介绍了权电阻网络数模转换器，倒 T型电阻网络数模转换器和权电流型数模转换器；然后介绍了模数转换的一般原理和步骤，分别介绍了并联比较型模数转换器，逐次逼近型和双积分型模数转换器的工作原理。
Rf VREF 3 2Rf VREF 3 i i vO I Rf Rf I i ( D 2 ) ( D 2 ) i i 3 4 R 2 i 0 R 2 i 0 i 0
3
若取反馈电阻Rf=R/2，则输出模拟电压表达式为
VREF 3 vO I Rf 4 ( Di 2i ) 2 i 0

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(4) 转换时间
转换时间是指A/D变换器开始一次转换到完成转换得到相应的数字量输出所需的时间。
(5) 量程
量程是指A/D变换器能够实现转换的输入电压范围。
4. A/D变换器的类型
A/D变换器的类型较多，主要的有并行比较型、逐次比较型、双积分型等。
并行比较型的转换速度最高，但分辨率一般在8位以内。因为 n位并行比较型A/D中需要2n-1个电压比较器，当n大于8以后，需要的电压比较器太多使得芯片的面积大、成本高。
① 偏移二进制码：以最高位为符号位，以1表示正，以0 表示负；后面的各位表示幅值。就相当于把单极性的ADC的输入输出特性曲线向左平移了一半。输入为-2.5V～+2.5V 的8位ADC，其输入/输出之间的关系如图b所示。
② 原码：以原码来表示，当输入为正时，符号位为0；当输入为负时，符号位为1。后面的各位表示其幅值。
③ 补码：以补码来表示。其符号位刚好与偏移二进制码的符号位相反，后面的各位相同。
3. A/D变换器的主要性能参数
(1) 量化误差 A/D变换器将连续的模拟量转换为离散的数字量，对
一定范围内的连续变化的模拟量只能量化成同一个数字量。从前面量化图中可见y(t)的量化误差是±0.5q； y(t)的最低位（LSB）的变化对应于输入变化一个量化阶距q，因此又以±0.5LSB表示量化误差。 (2) 分辨率
决定了数据输出端的高电平电压。
DB11～DB0：数据输出线，三态逻辑。当 CS 和 RD 信号同时有效时，DB11～DB0输出A/D转换的结果，否则数据线为高阻。 CS ：片选信号（输入），低电平有效。与信号配合，使A/D
转换的结果送到数据线DB11~DB0上。 RD ：读信号（输入），低电平有效。与CS 信号配合，使A/D转换的结果送到数据线DB11~DB0上。
ADC0808/0809的内部逻辑框
(1) 引脚介绍
IN0-IN7：模拟输入信号； ADDC、ADDB、ADDA：输入通路选择控制； ALE：上升沿将输入通路选择控制锁存； VCC和GND分别为电源（5V）和地； START：A/D启动信号，脉冲宽度应大于200ns； CLOCK：时钟脉冲，频率范围为10KHz～1MHz； EOC：转换结束信号，上升沿有效； OE：数据输出允许端； D7-D0：数字量输出端（三态）。
REF(+)、REF(-)：基准电压输入，REF(+)不应大于VCC，REF(-)不应小于GND。
DOUT=255 * VIN /(REF(+)- REF(-))

(2) ADC0809的时序
2. 高速逐次逼近型A/D变换器AD7472
12位高速逐次逼近型A/D变换器；最高采样频率可达1.5MSPS(Mega-Sample/s)；低功耗，平均功耗仅为4mW；电源：2.7V～5.25V；标准的数字接口电路（具有三态）；具有跟踪/保持功能。
A/D变换器的分辨率能表示A/D变换器对输入信号的分辨能力。A/D变换器的分辨率以输出二进制数的位数表示。
(3) 转换误差
转换误差说明A/D变换器实际的输出数字量与理论上的输出数字量之间的差别，通常以整个输入范围内的最大输出误差表示。一般用最低有效位的倍数来表示转换误差，例如转换误差≤±1LSB，就说明在整个输入范围内，输出数字量与理论上的输出数字量之间的误差小于最低位的一个数字。
双积分型的分辨率高，抗干扰能力强，但转换速度低，一般为1～1000ms。通常用在对速度要求不高但需很高精度的场合。
逐次比较型的分辨率高，转换时间在0.1～100us之间。转换速度比并行比较型要低，但远高于双积分型。随着集成电路工艺的提高，其转换速度也在提高。因此，逐次比较型的A/D适合既要求精度、又要求速度的场合。
(1) 内部结构
(2) 引脚说明
CONVST ：转换开始信号(输入)，低电平有效
CLOCK IN：主时钟(输入)，每14个时钟周期完成一次A/D转换 CLOCK IN最高频率是26MHz
BUSY： “忙”信号(输出)
REFIN：参考电压输入端，外部的参考电压必须加到这个端上。为了获得理想的性能，外部参考电压应在2.5V±1%的范围内
(3) 操作时序
AVDD：模拟电路的电源输入，电压2.7～5.25V
DVDD：数字电路的电源输入，电压2.7～5.25V；它为芯片内的数字电路提供电源，应使它与AVDD的电压值相同
AGND：模拟地
DGND：数字地
VIN：单端模拟信号输入。输入范围是0～REFIN。VIN端具有
高输入阻抗。
VDRIVE──这是输出驱动电路的电源，+2.7V～+5.25V。它
11.1 A/D变换器及其接口
11.1.1 A/D变换器的基本概念 1. 量化
当以数量表示连续量的时候都会遇到量化问题。所谓量化就是以一定的量化阶距为单位，把数值上连续的模拟量转变为数值上离散量的过程。
设输入为x(t)，量化阶距是q，量化后的输出为y(t)，那么量化可以表示为：
y(t) = INT(x(t)/q) 其中INT是取整函数，x(t)/q的小数部分被舍去。
为了减小量化误差，通常以 “4舍5入”的方法进行量化，量化可以表示为： y(t)=INT((x(t)+0.5q)/q)
2. 输入极性与编码
当输入信号为单极性信号时，以二进制数进行量化编码。输入范围为0～+5V的8位ADC，其输入、输出关系如图a所示。
当输入为双极性信号时，对输入信号的编码通常有三种方式:
一般地，我们将转换时间大于1ms的称为低速A/D，1us～1ms 的称为中速A/D，小于1us的称为高速A/D。
11.1.2 典型A/D变换器介绍
1. 8位A/D变换器ADC0808/0809 CMOS工艺的8位A/D变换器； 8位逐次逼近型A/D变换器；包括一个8通路模拟开关；不需要外部调零，不需要满刻度调整；数据输出接口有三态功能；转换时间：100us，功耗：15mW，工作温度范围： -40℃～+85℃； ADC0808的误差为±1/2 LSB，ADC0809的误差为 ±1LSB。

第11章 模数数模转换(南通大学)(陈继红)

(数字电子技术)第7章数模与模数转换

第12章 数模与模数转换