模拟量和数字量的转换

《模拟量和数字量的转换》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第二十三章数模变换器(DAC)、模数变换器(ADC)§23.1D/A变换器§23.2A/D变换器引言模拟信号数字信号：A/D转换器(ADC－AnalogDigitalConverter)数字信号模拟信号：D/A转换器(DAC－DigitalAnalogConverter)引言(续):A/D转换器、D/A转换器的应用放大器传感器(温度、压力、流量、应力等）采样/保持器A/D计算机显示器D/A示波器打印机计算机进行各种数字处理（如滤波、计算）、数据保存、打印等显示器显示字符、曲线、图形、图象等§23

2、.1D/A转换器(1)D/A功能:将数字量成正比地转换成模拟量D/An=4位8位10位12位16位n位数字量模拟量0~5V或0~10V一、D/A转换器原理D/A功能(续)4位数据:00000V11115V分辨率:5V/15=0.333V/每1个最低有效位8位数据:000000000V111111115V分辨率:5V/255=0.0196V/每1个最低有效位(2)D/A的组成由三部分电路组成电阻网络模拟电子开关求和运算放大器D/A的组成(续)输入4位二进制数输出模拟电压S0~S3:模拟电子开关D=0,S

3、倒向地D=1,S倒向VREF电阻网络求和运算放大器VREF2R2R2R2R2RRRR2RS0S1S2S3精密参考电压D0D1D2D3++-3R3R/2UOVREF2R2R2R2R2RRRRS0S1S2S3D0D1D2D32R++-3R3R/2UO当D3D2D1D0=0000时,S3S2S1S0都倒向地UO=0V(3)D/A转换原理当D3D2D1D0=0000时UO3R2R++-3R/2R等效电路3R0000AV=-1VREF2R2R2R2R2RRRRS0S1S2S3D0D1D2D32R++-3R3R/

4、2UOD/A转换原理(续)当D3D2D1D0=1000时,S2S1S0都倒向地，S3倒向VREFUO3R++-3R/2等效电路2R2RVREF2RRVREF/2UO=-VREF/2当D3D2D1D0=1000时0001AV=-13RVREF2R2R2R2R2RRRRS0S1S2S3D0D1D2D32R++-3R3R/2UOD/A转换原理(续)当D3D2D1D0=0100时,S3S1S0都倒向地S2倒向VREF当D3D2D1D0=0100时UO=-VREF/4UO3R++-3R/2等效电路2RRVREF

5、2R2R2R3RVREF/40010AV=-1D/A转换原理(续)VREF2R2R2R2R2RRRRS0S1S2S3D0D1D2D32R++-3R3R/2UO同理可推导，当D3D2D1D0=0010时，UO=–VREF/8当D3D2D1D0=0001时，UO=–VREF/16D/A转换原理(续)D3D2D1D0=1000时，UO=–VREF/2=–D3VREF/21D3D2D1D0=0100时，UO=–VREF/4=–D2VREF/22D3D2D1D0=0010时，UO=–VREF/8=–D1VREF

6、/23D3D2D1D0=0001时，UO=–VREF/16=–D0VREF/24根据叠加原理:UO=–(D3VREF/21+D2VREF/22+D1VREF/23+D0VREF/24)=–(D3/21+D2/22+D1/23+D0/24)VREF=–(VREF/24)(23D3+22D2+21D1+20D0)UO=–(VREF/24)(23D3+22D2+21D1+20D0)D/A转换原理(续)此式表明:D/A电路输出模拟电压UO与输入的数字量D3D2D1D0成正比（1）分辨率分辨率用输入二进制数的有

7、效位数表示。在分辨率为n位的D/A转换器中，输出电压能区分2n个不同的输入二进制代码状态，能给出2n个不同等级的输出模拟电压。分辨率也可以用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压的比值来表示。10位D/A转换器的分辨率为：（2）转换精度D/A转换器的转换精度是指输出模拟电压的实际值与理想值之差，即最大静态转换误差。（3）输出建立时间从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值时所需要的时间，称为输出建立时间。三、D/A转换器主要技术参数§23.2A/D转换器(1)A/D功能:将模拟电压成正比地转换成

8、数字量A/DUI输入模拟电压D7~D0输出数字量0~5V00000000~11111111分辨率:5V/255=0.0196V/每1个最低有效位一、A/D功能及分类(2)A/D转换器分类①并联比较型特点:转换速度快,转换时间10ns~1s②逐次逼近型特点:转换速度中,转换时间几s~100s③双积分型特点:转换速度慢,转换时间几百s~几ms根据内部电路不同,分为以下三类:(3)A/D转换器的基本原理模拟电子开关S在采样脉冲CPS的控制下重复接通、断