电路与电子技术 11 模数-数模转换器.pdf

第11章DA,A/D楂换器 11.1 DZ4转换器 11.2 A/D转换器11.1数/模(D/A)转换器典型数字测量控制系统框D/A转换器和A/D转换器架起了数字电路和模拟电路的桥梁D/A转换器的功能将数字信号转换成与其成正比的模拟信号（电压或电流）n-Uo=k 02=K(dn_ X 2t+dn_2 x 2n-2+&x 2+d0 x 2)i=0 1不同OU 00o uIFI%4 0=ip如，=吻宗y2R九当 42T=1,4)dn-2 0 时/，(几-1)一1 U REF2 3R当。0=1，4。-1=。时 10)=d0 八 2九 3r u1 TJ当 4=1凡=o(/)时 ii(i=.Uref.di1 7 j w/ii)2 几-1 3R 1IFI应用叠加原理可得Rf1 Id0 4 d-2UREF.盛 UJF d REF.(-2,UREF dn_x3R 2n 3R 2t 3R 22 3R 21Uref(6/0 x20+6Z1x21+3R4U=RfJRf-Uref(.x20+dix 2i+4一2义2一2输出模拟量与 输入数字量成 正比+4tx2tJ)zIFI T型电阻网络的优缺点网络精度较高、便于工程实现输出只与电阻的比值有关,只采用两种阻值的电阻。转换速度低输出端产生尖峰各位数码变化引起的电 流变化到达运算放大器 的输入端时间不同R倒T型电阻网 络的工作原理各支路电流不随开关位置的OU不同而改变，不存在传输时间差-转换速度提高动态误差减小uRuo u-0-V O-I一/uIFIRo uWAI+2+2-2,2 d+11或2 duX+X 4+2-几2X2-ra+11-2XR2WAIx 2t+dn_2 x 2_2+&x 2+义 2)UIfR-R”(d几_ x 2 i+dn_2 x 2 2+.+&x 21+d0 x 2。)2nRIFIOZ4转换器的主要参数分辨率最小输出电压分辨率二-最大输出电压最小输出电压即00.001对应的输出=1最大输出电压即11.111对应的输出=2-11例如：10位OZ4转换器，其分辨率为 m工如果输出模拟电压满量程为10V,10 八八-p 0.009775则 它能分辨的最小电压为 210-1位数越多，分辨率越高IFI转换误差 输入数字量满刻度时，实际输出值与理论输出值之是。厂参考电压的波动产生误差的主要原f运放的零点漂移J电阻值的偏差转换速度用转换时间表示数字信号由全0变全1,或由全1变全0时,输 出 建立稳定值所需要的 时间。IFIOZ4转换器的主要参数A转换速度用转换时间表示建立时间数字信号由全0变全1,或由全1安全0时,输 出 建立稳定值所需要的 时间。11.2 A/D转换器A/D转换器的功能将时间上和幅值上都连续的模拟量（电压或 电流）转换为与其成正比的数字量.A/D转换的过程采样保搏量化fs 2 2力max 采样定理喜、入模拟石方、RIFIA量化与编码量化将采样输出电压用某个最小单位的整数倍 来表示的过程最小单位 量化单位（）数字量最低有效位为1时所对应的模拟量。编码将量化结果用代码表示。HIFI量化误差 采样输出 电压不一定刚 好是量化单位的整数倍,此存在误差。AD转换器的位数越多，越小，量化误差也越小。量化方法舍尾取整法(nl)AvVi (n-l)Ar当vi的尾数时，舍去尾数取整数舍五人法当vi的尾数NZV2时，则其量化结果在原数上再加1个4RIFI例：将0IV连续变化的模拟量转换成三位二进制代码舍尾取整法量化单位A=-V 8化误差为模拟电压U/量化结果二进制码0Uj-VOA000-/-v 8 81A0012 3-Uf-V 8 82A0103 4Ur-V8 83AOil4 5-Uf-V 8 84A100-Uf-V、8 85A101、6 7-Ur-V 8 86a110-Uj-V 8 87A111RIFI例：将0IV连续变化的模拟量转换成三位二进制代码舍五入法量化单位A=V15模拟电压火量化结果二进制码10t/z V1 15OA0001 3 UJ V15 7 151A001t/7 V15 7 152A010 Ul V15 153AOil7 9 U,V15 7 154A100 t/7 V15 i 155A10111-13T7 KU,V 15 156a11013 t/z 逐位比较式A/D楂换器转换过程 u,u0逐位比较存器清零 VVU U c将数码10000送入。Z4二U。ruoUi Uc=lVl将数码01000送入OZ4Z4转换器，-A J。逐位比较寄存器I字 出（n位）a n-1 a-2MAI逐位比较式A/D转换器将点具有校高的楂换速度由数字量位数和控制电路决定T=(n+2)TCJ 楂换精度主晏隼决于比较器的灵敏度和内部OZ4转换器的转换精度I抗干扰性差对输入模拟电压进行瞬时采样比较双积分式A/D转换器转换原理模拟电压=时间 间 隔 二 数字量 转换过程I计数器清零，与闭和，C完全放电I 口S整U1,积分器反向积分一 U0Q Uc=l计数器计数二数字；*出 二如位)计 数当计满2个脉冲后，S Uref,积分器正向积分 当 0(7C=0计数器停止计数RIFI设经过m个豚冲，。=0。=-*,+等回。（：积分器反向积分14+4:积分器正向积分Uo1 ct=4(G标L(。语辿KC“I2n-RCRC iA双积分式A/D转换器 特点转换U/的平均值，提高了抗干扰能力工作性能稳定，转换精度只与有关 12j工作速度低 T=(2+m)TcL只适用于对克流或变化线慢的电压进行转换IFIA/D楂换器的主要参数分坤率对输入量微小变化的敏感程度 一般用数字量的位数表示。位数越多，转换精度越高转换误差实际输出的数字量和理想输出数字量之间的差别。产生的原量化误差、电源波动等 A/D转换器的主要参数转换速度完成一次转换所需的时间主要取决于转换电路的类型:r逐位比较式A/D 10约5L双积分式A/D 1 ms 30msVI Al