数字电路与逻辑设计-ch9.数—模和模—数转换

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1、第九章数—模和模—数转换9.1D/A转换器9.2A/D转换器9.1概述9.1概述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)；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)将输入的每一位二进制代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，所得的总模拟量就与数字量成正比，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。基本原理9.2D/A转换器D/A转换器的组成：基准电压电路数码输入电路模拟开关电路解码电路求和电路D/A转换器的分类：按输入方式分：并行输入和串行输入。按解码电

2、路结构分：权电阻网络、T型电阻网络、倒T型电阻网络等。理想运算放大器1.理想运算放大器Auo，rid，ro0，KCMR2.电压传输特性uo=f(ui)线性区：uo=Auo(u+–u–)非线性区：u+>u–时，uo=+Uo(sat)u+

3、uo线性区–Uo(sat)+Uo(sat)OAuo越大，运放的线性范围越小，必须加负反馈才能使其工作于线性区。S1S3S2S0R0d3d2d1d00110Vo++-ARF0011+–R1R2R3I0I1I2I3IIFR，9.2.1权电阻型D/A转换器求和运算电路T型电阻网络–输入数字量D模拟量输出输出的模拟量应正比于输入的数字量。V0=VR·D基准电压电子模拟开关权电阻+VR9.2.1权电阻网络D/A转换器S1S3S2S0R0d3d2d1d00110Vo++-ARF0011+–R1R2R3I0I1I2I3IIFR，+VRS1S3

4、S2S0R0d3d2d1d00110Vo++-ARF0011+–R1R2R3I0I1I2I3IIFR，+VR设输入数字（1010）B若二进制数为n位9.2.2倒T形电阻网络D/A转换器为了克服权电阻电路难以保证精度问题，常采用倒T型电阻网络D/A转换器。BBAACCDD①分别从虚线AA、BB、CC、DD处向右看的二端网络等效电阻都是R。②不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还是接到地，也就是不论输入数字信号是1还是0，各支路的电流不变。9.2.4D/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.

5、精度（1）非线性误差（2）比例系数误差（3）失调误差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分辨率。通常D/A转换器的建立时间不大于1S模拟电子开关S在采样脉冲CPS的控制下重复接通、断开的过程。S接通时，ui(t)对C充电，为采样过程；S断开时，C上的电压保持不变，为保持过程。在保持过程中，采样的模拟电压经数字化编码电路转换成一组n位的二进制数输出。一、A/D转换器的基本原理9.3A/D转换器采样采样采样保持保持保持采

6、样采样保持保持uouitt为减小采样信号的失真，采样开关S的控制信号CPs的频率fs必须满足fs≥2fimax。(fimax为输入电压频谱中的最高频率)二、并联比较型A/D转换器1、电路、原理分压器比较器寄存器编码器0≤ui＜VR/15时，7个比较器输出全为0，CP到来后，7个触发器都置0。经编码器编码后输出的二进制代码为D2D1D0＝000。VR/15≤ui＜3VR/15时，7个比较器中只有C1输出为1，CP到来后，只有触发器F1置1，其余触发器仍为0。经编码器编码后输出的二进制代码为D2D1D0=001。依此类推，可以列出u

7、i为不同等级时寄存器的状态及相应的输出二进制数。2、主要特点1）转换精度:由量化电平的划分决定。分得越细，精度越高。2）转换速度快这是并联比较型A/D转换器的最大优点。3）需要很多电压比较器和触发器，使电路庞大。三、逐次逼近式A/D转换器其工作原理可用天平秤重过程作比喻来说明。若有四个砝码共重15克，每个重量分别为8、4、2、1克。设待秤重量Wx=13克，可以用下表步骤来秤量：28g+4g38g+4g+2g48g+4g+1g18g8g<13g，12g<13g，14g>13g，13g＝13g，8g12g12g13g暂时结果砝码重比

8、较判断顺序保留保留撤去保留逐次渐近型A/D转换器的转换速度比并联比较型低。在输出位数较多时，它的电路规模比并联比较型小得多。是目前用的最多的一种A/D转换器。四、双积分式A/D转换器优点：工作性能稳定、抗干扰能力强。缺点：工作速度慢。五、A/D变换器的主要技术指