[工学]计算机逻辑基础09章

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1、第9章数—模和模—数转换模数转换即将模拟电量转换为数字量，使输出的数字量与输入的模拟电量成正比。实现模数转换的电路称模数转换器AnalogtoDigitalConverter，简称A/D转换器或ADC。数模转换即将数字量转换为模拟电量(电压或电流)，使输出的模拟电量与输入的数字量成正比。实现数模转换的电路称数模转换器DigitaltoAnalogConverter，简称D/A转换器或DAC。计算机模拟信号模拟信号A/DD/A9.1D/A转换器9.1.1D/A转换器的基本原理n位二进制数输入模拟电压输出输出模拟量二进制数D的按权展开式为按照译码网络的不同分类：权电阻网络D/A转换器、倒T形电

2、阻网络D/A转换器、权电流型D/A转换器、权电容网络D/A转换器等。下面仅介绍权电阻网络D/A转换器和目前集成D/A转换器中常用的倒T形电阻网络D/A转换器。9.1.2权电阻网络D/A转换器4位权电阻网络D/A转换器主要由权电阻网络、模拟开关、求和运算放大器和基准电源VREF四部分组成。对于n位的权电阻网络D/A转换器:特点：结构比较简单，所用的电阻元件数很少。缺点：各个电阻的阻值相差较大，尤其在输入信号的位数较多时，这个问题就更加突出。9.1.3倒T形电阻网络D/A转换器当某位数码为1时，相应的开关将电阻接到运算放大器A的反相输入端（求和点虚地）；当某位数码为0时，相应的开关将电阻接到运

3、算放大器的同相输入端（地）。II/16VREF2R2R2R2R2RRRRI/8I/4I/2对于n位输入的倒T形电阻网络D/A转换器：倒T形电阻网络D/A转换器的特点是：1.电阻种类少，只有R和2R两种，有利于提高制作精度;2．模拟开关在地和虚地之间转换，不论开关状态如何，各支路的电流始终不变，因此不需要电流建立时间；3．各支路电流直接流入运算放大器的输入端，不存在传输时间差，因而提高了转换速度，并减小了动态过程中输出端可能出现的尖峰脉冲。9.1.4集成D/A转换器及主要技术参数1．集成D/A转换器AD7520的电路的输入为10位二进制数，芯片内只含倒T形电阻网络、CMOS电流开关和反馈电阻

4、R（10K）。设基准电压VREF=-10V，则当输入数字量d9d8…d0均为1时，输出电压当输入数字量d9d8…d0均为0时，输出电压2．主要技术参数（1）转换精度：分辨率、转换误差分辨率：指对输出最小电压的分辨能力，定义为最小输出电压VLSB（此时输入数字代码中只有最低有效位为1，其余各位均为0）与最大输出电压VOM（或称满量程输出电压，即此时输入数字代码中各位均为1）之比。分辨率如输入数字代码为10位的AD7520的分辨率此时若输出模拟电压满量程为10V，则其能够分辨的最小电压为转换误差：通常用输出电压满量程FSR（FullScaleRange的缩写）的百分数表示，也可以用最低有效位的

5、倍数表示。如，转换误差为表示输出模拟电压的绝对误差等于最小输出电压的一半。（2）转换速度通常用建立时间tset来定量描述D/A转换器的转换速度。9.2A/D转换器9.2.1A/D转换器的基本原理A/D转换器的功能是将模拟量的输入转换成数字量的输出。一个完整的A/D转换过程，通常要经过取样和保持、量化和编码步骤。取样：将时间上连续变化的模拟量转换成时间上离散的模拟量过程。保持：保持取样信号，使有充分时间转换为数字信号。取样保持电路量化：把取样保持电路的输出信号用单位量化电压的整数倍表示。方法一般有两种：只舍不入、有舍有入。编码：把量化的结果用二进制代码表示。只舍不入取量化单位0–∆之间的模拟

6、电压归并到0∆∆–2∆之间的模拟电压归并到1∆此方法产生的最大量化误差为∆…有舍有入取量化单位0–∆/2之间的模拟电压归并到0∆∆/2–3∆/2之间的模拟电压归并到1∆此方法产生的最大量化误差为∆/2…按工作原理：直接A/D转换器和间接A/D转换器两类。直接A/D转换器：并行比较型A/D转换器和逐次比较型A/D转换器间接A/D转换器：双积分型A/D转换器、电压频率转换型A/D转换器9.2.2逐次逼近型A/D转换器主要由电压比较器、D/A转换器、控制逻辑、逐次逼近寄存器和输出缓冲器等部分组成。逐次逼近型A/D转换器是直接转换A/D转换器的一种电路。（1）转换开始前先将寄存器清零。工作原理（2

7、）转换控制信号VS变为高电平时开始转换，时钟信号首先将寄存器的最高位置为1，其它位置置0，使寄存器的输出为100…00。（3）将该数字量被D/A转换器转换成相应的模拟电压VR。（4）比较，若VR>Vi，说明数字过大了，则这个1应取掉；若VR