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时间:2018-11-29
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1、第八章A/D和D/A变换一、概念及其应用二、主要技术指标1.精度:用分辨率、转换误差表示2.速度:用转换时间表示分辨率:表示理论上可以达到的精度;转换误差:表示实际达到的精度;节目录7/2/20211第八章A/D和D/A变换第一节DAC一、DAC的基本原理数码寄存器模拟开关译码网络求和放大器DuA参考电源UREF图8.1.1DAC方框图节目录7/2/20212第八章A/D和D/A变换1.构成2.工作原理电阻网络、双向电子模拟开关、求和放大器、数码寄存器、参考电源通常取Rf=R,则:二、倒T型R-2R电阻网络DAC节目录7/2/20213第八章
2、A/D和D/A变换满量程(FSR:FullScaleRange)电压值:例1已知4位倒T型DAC,输入数字量为1101,uREF=-8V,Rf=R,则输出模拟量uO=?解:节目录7/2/20214第八章A/D和D/A变换三、DAC的主要参数1.分辨率LSB:LeastSignificantBit(1)用输出的电压(电流)值表示输入变化1LSB时,输出端产生的电压变化。MSB:MostSignificantBit节目录7/2/20215第八章A/D和D/A变换(2)用百分比表示(3)用位数n表示2.转换误差(1)绝对误差:实际值与理想值之间的差
3、值。如±LSB/2。(2)相对误差:绝对误差与满量程的比值。主要包括非线性误差、漂移误差(平移误差)、比例系数误差。节目录7/2/20216第八章A/D和D/A变换从输入的数字量发生突变开始,直到输出电压进入与稳态值相差±½LSB范围以内的这段时间。3.建立时间tsettset±½LSBuOt节目录7/2/20217第八章A/D和D/A变换第三节ADC一、模数转换的一般过程1.采样和保持2.量化与编码量化电平(离散电平):都是某个最小单位(量化单位△)的整数倍的电平。①舍尾方法②四舍五入方法节目录7/2/20218第八章A/D和D/A变换1.
4、组成二、逐次逼近式ADC电压比较器、D/A转换器、时序分配器、JKFF、寄存器2.工作原理先使JKFF的最高位为1,其余低位为0,比较,下一CP有效沿到,决定1的去留;再使JKFF的次高位为1,其余低位为0,比较,下一CP有效沿到,决定1的去留;节目录7/2/20219第八章A/D和D/A变换直到最低位比较完为止。此时JKFF中所存的数码就是所求的输出数字量。转换位数为N,则转换时间为(N+1)Tcp。三、ADC的主要参数1.分辨率:所能分辨的输入模拟量的最小值。(1)用输入的电压(电流)值表示节目录7/2/202110第八章A/D和D/A变
5、换例4已知一ADC为10位,UREF=5V,则:(2)用百分比表示(3)用位数n表示节目录7/2/202111第八章A/D和D/A变换2.转换误差(1)绝对误差:与输出数字量对应的理论模拟值与产生该数字量的实际输入模拟值之间的差值。如±1LSB绝对误差与额定最大输入模拟值(FSR)的比值,通常用百分数表示。(2相对误差:3.转换时间节目录7/2/202112第八章A/D和D/A变换作业题8.3若倒T型…8.48.58.18.67/2/202113第八章A/D和D/A变换传感器A/D计算机D/A模拟控制被测被控对象图8.0.1典型的数字控制系统
6、框图7/2/202114第八章A/D和D/A变换图8.1.2D和uA的关系图11111110110111001011101010010001001000110100010101110110246-6-4-2DuA8-87/2/202115第八章A/D和D/A变换图8.1.4倒T型R-2R电阻网络D/A转换电路7/2/202116第八章A/D和D/A变换例2已知uOm=5V,n=10,则例3倒T型网络DAC的uOm=10V,试问需多少位代码,才能使分辨率R′达到2mV。(Rf=R)解由题意知:7/2/202117第八章A/D和D/A变换图8.3
7、.2基本采样保持电路Otu1(t)OttOuO(t)tOt7/2/202118第八章A/D和D/A变换Otu1(t)(a)模拟输入信号7/2/202119第八章A/D和D/A变换(b′)采样信号Ot7/2/202120第八章A/D和D/A变换t(b)采样输出信号O7/2/202121第八章A/D和D/A变换图8.3.1模拟信号的采样保持(c)采样保持信号OtuO(t)7/2/202122第八章A/D和D/A变换采样—保持信号uO量化电平uq……uOuq7/2/202123第八章A/D和D/A变换采样—保持信号uO量化电平uq……uOuq7/2
8、/202124第八章A/D和D/A变换图8.3.34位逐次逼近型A/D转换器结构图JKFF→DFFCPCP0CP1CP2CP4CP37/2/202125第八章A/D
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