数字电子技术基础第七章课件.ppt

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1、第七章数模、模数转换电路7.1D/A转换器(DAC)7.2A/D转换器(ADC)概述概述一、数/模和模/数是模拟、数字系统间的桥梁模/数（A/D）转换:AnalogtoDigitalConverter（ADC）数/模（D/A）转换:DigitaltoAnalogConverter（DAC）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DACADC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7.1D/A

2、转换器（DAC）7.1.1D/A转换的基本要求1.D/A转换思路…d0d1dn-1DACuO或iOn位二进制如(1101)2可利用运算放大器实现运算2.转换特性DuO/V7654321001010011100101110111一、输入、输出关系框图二、D/A转换的电路组成RRR2R2R2R2RUREFS0S1S2d0d0d1d2d1d2电子开关电阻网络求和运放三、工作原理当d2d1d0=100,II/2I/4I/8I/2I=UREF/RuO当d2d1d0=110,IRRR2R2R2R2RUREFuOI/2I/4I/8当d2d1d0=111,IRRR2R2R2R2RUREFuOI/2I

3、/4I/8表达式的一般形式三、输入为n位二进制数时的表达式当D=dn-1dn-2…d1d0Ku—转换比例系数7.1.2DAC的转换精度、速度和主要参数（自学）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。为实际输出模拟电压与理想输出模拟电压间的最大误差。ULSBUFSR=12n–1分辨率=LSB—LeastSignificantBit(二)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:½（LSB）=输入为00…01时输出模拟电压的一半。(一)分辨率（Resolution）FSR—FullScal

4、eRange二、转换速度(一)建立时间tsts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UREF和运放的单片DAC最短ts<0.1s；包含UREF和运放的单片DAC最短ts<1.5s。(二)转换速率SR用大信号工作状态下模拟电压的变化率表示TTR=ts+tr（tf）上升时间下降时间完成一次转换所需时间TTR（max）=ts+UO（max）/SR三、主要参数D/A转换器5G7520的主要参数参数名称单位参数值分辨率位10非线性度转换时间UREF全量程的%≤0.05%ns≤500VV电源电压–25+25V515V功耗mW20温

5、度系数FSR10–6/ºC四、集成DAC芯片举例（不讲）1.5G7520的电路结构UREFIO1IO2d45G752012345678161514131211109VDDd3d2d1d0d5d6d7d8d9RfGNDuORIO1参考电压源，可正可负。2.应用电路单极性输出uOUREFIO1IO25G7520223416151413VDDd0d9Rf1–VEERRW1RW2RW3输入从00000000001111111111变化时，uO从0（1023/1024）UREF输出与输入的关系数码输入模拟输出d9d8d7d6d5d4d3d2d1d0uO1111111111111111

6、1110…00000000010000000000–（1023/1024）UREF–（1022/1024）UREF…–（1/1024）UREF0UREF>0，uO<03.分辨率单极性输出：分辨率分辨率=5G7520为10位D/A转换器，分辨率=当UREF=10V时，最小输出电压uO=9.78mV双极性输出：对于5G7520分辨率=当UREF=10V时，最小输出电压uO=19.6mV见王建珍P217~2187.2A/D转换器（ADC）7.2.1A/D转换的一般步骤和取样定理一、模拟量到数字量的转换过程uI(t)CADC的量化编码电路dn-1d1d0…uI(t)S模拟量数字量取样：把时

7、间连续变化的信号变换为时间离散的信号。保持：保持采样信号,使有充分时间变其为数字信号。取样保持（S/H—Sample/Hold）二、取样定理取样定理：当满足fs≥2fimax时,取样信号可恢复为原信号。fs—取样频率。fimax—模拟信号uI的最高频率分量。tOuSfOfs–fimaxfmaxuItO输入模拟信号取样信号在满足取样定理的条件下，可用如左图幅频特性的滤波器将uS还原为uI取样频率越高，取样越密，取样信号uS的包络线越接近于输入信号uI三、量化