数字电子技术第七章 数模与模数转换电路.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第七章 数模与模数转换电路,概述,一、数,/,模和模,/,数器是模拟、数字系统间的桥梁,模,/,数,（,A,/,D,）,转换,:,A,nalog,to D,igital,C,onverter,（ADC）,数,/,模（,D,/,A,）,转换,:,D,igital to,A,nalog,C,onverter,（DAC）,数字计算机,模拟系统,A/D,D/A,二进制,二进制,线性,线性,存储,分析,控制,物理 生物 化学,二、,常见,数模、模数转换器应用系统举例,压力传感器,温度传感器,流量传感器,四,路,模,拟,开,关,数,字,控,制,计,算,机,DAC,模拟控制器,模拟控制器,液位传感器,DAC,DAC,模拟控制器,模拟控制器,生 产 控 制 对 象,DAC,ADC,物理量,二进制,信号,模拟信号,三、,A,/,D,、,D,/,A,转换器的精度和速度,精度,保证转换的,准确性,速度,保证,适时控制,7.1 D/A,转换器（,DAC,）,7.1.1 D/A,转换的基本要求,1.D,/,A,转换思路,d,0,d,1,d,n,-1,DAC,u,O,或,i,O,n,位,二进制,如,(,1101,),2,可利用运算放大器实现运算,2.,转换特性,D,u,O,/V,7,6,5,4,3,2,1,001 010 011 100 101 110 111,一、输入、输出关系框图,二、,D/A,转换的电路组成,R,R,R,2,R,2,R,2,R,2,R,U,REF,S,0,S,1,S,2,d,0,d,0,d,1,d,2,d,1,d,2,电子,开关,电阻网络,求和运放,当,d,2,d,1,d,0,=100,I,I,/,2,I,/,4,I,/,8,I/,2,I,=,U,REF,/,R,u,O,三、工作原理,当,d,2,d,1,d,0,=110,I,R,R,R,2,R,2,R,2,R,2,R,U,REF,u,O,I,/,2,I,/,4,I,/,8,当,d,2,d,1,d,0,=111,I,R,R,R,2,R,2,R,2,R,2,R,U,REF,u,O,I,/,2,I,/,4,I,/,8,表达的一般形式,四、输入为,n,位二进制数时的表达式,当,D,=,d,n,-1,d,n,-2,d,1,d,0,K,u,转换比例系数,7.1.2 DAC,的转换精度、速度和主要参数,一、转换精度,指,D/A,转换器模拟输出产生的最小电压变化量与满刻度输出电压之比，也可用输入的位数表示。,为实际输出与理想输出模拟电压间的最大误差。,U,LSB,U,FSR,=,1,2,n,1,分辨率,=,LSB,L,east,S,ignificant,B,it,2.,转换误差,可用占输出电压满刻度值的百分数表示或可用最低有效位（,LSB,）,的倍数表示。,如,:,（,LSB,）,=,输入为,0,01,时输出模拟电压的一半。,1.,分辨率,（,Resolution,）,FSR,F,ull,S,cale,R,ange,二、转换速度,1.,建立时间,t,s,t,s,为在大信号工作下（输入由,全,0,变为全,1,，,或由,全,1,变为全,0,）,输出 电压达到某一规定值所需时间,。,不包含,U,REF,和运放的单片,DAC,最短,t,s,0.1,s,；,包含,U,REF,和运放的单片,DAC,最短,t,s,0,，,u,O,0),S,2,C,S,1,u,I,逻辑,控制门,C,定时器,n,位二进制,计数器,&,d,n,1,d,0,u,CP,CP,基准电压,0,正向积分：,对被测信号,u,I,进行定时积分，完成一次,2,n,进制计数。,反向积分,：对,基准电压积分,至,u,=0,，,计数结果与,u,I,成正比。,S,2,C,S,1,u,I,逻辑,控制门,C,定时器,3,位二进制,计数器,&,d,2,d,0,u,CP,基准电压,逐次比较型,双积分型,7.2.7,几种,A/D,转换器的性能比较,一、,A/D,类型：,直接,A/D,反馈比较型：,逐次比较型,，计数型。,间接,A/D,电压,-,时间变换型（,V,-,T,）：,双积分型,电压,-,频率变换型（,V,-,F,）,并联比较型,二、性能比较：,优点,缺点,并联比较型,转换速度高,转换精度差,逐次比较型,分辨率高、误差低,转换速度较快,双积分型,性能稳定,转换精度高,抗干扰能力强,转换速度低,第七章,小 结,一、,D/A,转换器,1.,功能：,将,输入的二进制数转换成与之成正比的模拟电量。,2.,种类：,权,电阻网络、,R,-2,R,T,形电阻网络和,R,-2,R,倒,T,形电阻网络,D/A,转换器。,实现数模转换有多种方式，常用的是电阻网络,D/A,转换器，包括,其中以,R,-2,R,倒,T,形电阻网络,D/A,转换器为重点作了详,细介绍，它的特点是速度快、性能好，适合于集成工艺制造，,因而被广泛采用。,3.,分辨率和转换精度：,与,D/A,转换器的,位数,有关，位数越多，分辨率和精度越高。,二、,A/D,转换器,1.,功 能：,将,输入的模拟电压转换成与之成正比的二进制数。,2.,转换过程：,采样、保持、量化、编码。,采样,保持电路,A/D,转换器,采样,-,保持电路：,对输入模拟信号抽取样值，并展宽（保持）。,采样时必须满足采样定理，即,f,s,2,f,Imax,。,量化,对样值脉冲进行分级。,编码,将分级后的信号转换成二进制代码。,A/D,转换器：,二、,A/D,转换器,3.,种类：,直接转换型和间接转换型。,直接转换型,并联比较型（速度快、精度低）,逐次渐近型（速度较快、精度较高）,间接转换型,双积分型（速度慢、精度高、抗干扰,能力强）,不论是,D/A,转换还是,A/D,转换，基准电压,V,REF,都是一个很重要的应用参数，要理解基准电压的作用，尤其是在,A/D,转换中，它的值对量化误差、分辨率都有影响。,