电工与电子技术第23章 模拟量和数字量的转换.ppt

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1、第23章模拟量和数字量的转换23.1D/A转换器23.2A/D转换器第23章模拟量和数字量的转换本章要求1.了解D/A、A/D转换的基本概念和转换原理;2.了解D/A、A/D转换常用芯片的使用方法。模数与数模转换器是计算机与外部设备的重要接口,也是数字测量和数字控制系统的重要部件。将模拟量转换为数字量的装置称为模数转换器(简称A/D转换器或ADC)；传感器模拟控制模拟信号数字计算机数字控制数字信号ADCDAC将数字量转换为模拟量的装置称为数模转换器(简称D/A转换器或DAC)23.1D/A转换器

2、数–模转换（D/A转换器）的基本思想：由于构成数字代码的每一位都有一定的“权”，因此为了将数字量转换成模拟量，就必须将每一位代码按其“权”转换成相应的模拟量，然后再将代表各位的模拟量相加即可得到与该数字量成正比的模拟量，这就是构成D/A转换器的基本思想。1.电路23.1.1T型电阻网络D/A转换器由数个相同的电路环节构成，每个电路环节有两个电阻和一个模拟开关。参考电压存放四位二进制数最低位(LSB)最高位(MSB)模拟开关UO+–2RA+URS2S0S1S32R2R2R2Rd0d1d2d30RRR110

3、++-ARF2R0011数码寄存器Q0Q1Q2Q31.电路23.1.1T型电阻网络D/A转换器参考电压最低位(LSB)最高位(MSB)各位的数码控制相应位的模拟开关，数码为“1”时，开关接电源UR；为0时接“地”。模拟开关UO+–2RA+URS2S0S1S32R2R2R2Rd0d1d2d30RRR110++-ARF2R0011数码寄存器Q0Q1Q2Q3存放四位二进制数2.转换原理分析输入数字量和输出模拟电压Uo之间的关系T型网络开路时的输出电压UA即是反相比例运算电路的输入电压。反相比例运算电路T型电子

4、网络2RA+URS2S0S1S32R2R2R2Rd0d1d2d30RRR110UO++-ARF2R0011+–2.转换原理用戴维宁定理和叠加定理计算UAA+URS2S0S1S32R2R2R2Rd0d1d2d30RRR1102R0011最低位(LSB)最高位(MSB)1000对应二进制数为00012.转换原理对应二进制数为0001时，A2R2R2RRRRR等效电路如右下图1122332R2R2R2RRRR2RURARA002.转换原理对应二进制数为0001时，等效电路如下RA同理：对应二进制数为0

5、010时，有同理：对应二进制数为1000时，有同理：对应二进制数为0100时，有AR2.转换原理T型网络开路时的输出电压UA，即等效电源电压UE。等效电阻为R等效电路如右图RAUE2.转换原理若输入的是n位二进制数，则2RUO++-ARF+–RUE+–A2.转换原理若取RF=3R，则若输入的是n位二进制数，则2RUO++-ARF+–RUE+–A倒T型电阻网络DA转换器分析输入数字量和输出模拟电压uo之间的关系转换原理倒T型解码网络UO2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++

6、-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR.UC=UR/2UB=UR/4UA=UR/8UD=UR即：由于解码网络的电路结构和参数匹配，则图中各点(D、C、B、A)电位逐位减半。UO2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR因此，每个2R支路中的电流也逐位减半。即：UO2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C11

7、0I2IRUO2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR23.1.2D/A转换器的主要技术指标指最小输出电压和最大输出电压之比。1.分辨率2.线性度通常用非线性误差的大小表示D/A转换器的线性度。把偏离理想的输入－输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分数定义为非线性误差。3.输出电压(电流)的建立时间例:十位D/A转换器的分辨率为从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值所需时间有时也用输入数字量的有效位数来表示

8、分辨率。通常D/A转换器的建立时间不大于1S集成ADC芯片举例AD7520各管脚功能：d0~d9：十位数字量的输入端；IO1、IO2：电流输出端；RF：反馈信号输入端；UDD：电源接线端；GND：接地端。UR：参考电源，可正可负；URIO1IO2RFGNDd4AD752012345678161514131211109UDD+URd3d2d1d0d5d6d7d8d9UO++–AD7520的外引线排列及连接电路DAC0832是八位的D/A转