《数模模数转换器》ppt课件

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1、第九章数模与模数转换器§9-1概述§9-2D/A转换器§9-3A/D转换器本章小结本章基本要求掌握A/D、D/A转换器的工作原理正确理解D/A、A/D转换器的主要参数§9-1概述模拟传感器A/D转换器数字控制计算机D/A转换器模拟控制器工业生产过程控制对象ADC和DAC已成为计算机系统中不可缺少的接口电路。传感器(温度、压力、流量、应力等）计算机进行数字处理（如计算、滤波）、数据保存等用模拟量作为控制信号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1.DAC的功能:将数字量成

2、正比地转换与之对应成模拟量。（设D/A转换器的输入数字量为n位）n位数字量模拟量0~5V或0~10V等DAC4位8位10位12位16位等n=§9-2D/A转换器数字量是用代码按数位组合而成的,对于有权码,每位代码都有一定的权值，如能将每一位代码按其权的大小转换成相应的模拟量,然后，将这些模拟量相加,即可得到与数字量成正比的模拟量,这样，就可以实现数字量--模拟量的转换。2.实现D/A转换的基本思想3.D/A转换器的组成电阻网络模拟电子开关求和运算放大器二、权电阻D/A变换器(倒T形电阻网络)Di=0

3、,Si则将电阻2R接地Di=1,Si接运算放大器反相端，电流Ii流入求和电路电阻网络模拟电子开关求和运算放大器输出模拟电压输入4位二进制数根据运放线性运用时虚地的概念可知，无论模拟开关Si处于何种位置，与Si相连的2R电阻将接“地”或虚地。1、原理电路2、D/A转换器的倒T形电阻网络基准电源VREF提供的总电流为：I=？流过各开关支路的电流：I3=？I2=？I1=？I0=？I/4I/8I/16RRRRI/2I/4I/8I/16I/2I3I2I1I0流入每个2R电阻的电流从高位到低位按2的整数倍递减。

4、3.工作原理：II2I1I0I3流入运放的总电流：i＝I0+I1+I2+I33.工作原理：II2I1I0I3输出模拟电压：3.工作原理4位倒T形电阻网络DAC的输出模拟电压：推广到n位倒T形电阻网络DAC,有：令：则O=–KNB上式表明，在电路中输入的每一个二进制数NB，均能得到与之成正比的模拟电压输出。为提高D/A转换器的精度，对电路参数的要求：(1)基准电压稳定性好；(2)倒T形电阻网络中R和2R电阻比值的精度要高；(3)每个模拟开关的开关电压降要相等(4)为实现电流从高位到低位按2的整数倍

5、递减，模拟开关的导通电阻也相应地按2的整数倍递增。为进一步提高D/A转换器的精度，可采用权电流型D/A转换器。Di=1时，开关Si接运放的反相端;Di=0时，开关Si接地。在恒流源电路中，各支路权电流的大小均不受开关导通电阻和压降的影响，这样降低了对开关电路的要求，提高了转换精度。采用恒流源电路后对提高转换精度有什么好处？三、权电流型D/A转换器四、D/A转换器的主要技术指标1、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。ULSBUFSR=12n–1

6、分辨率=LSB—LeastSignificantBit(一)分辨率（Resolution）FSR—FullScaleRangen位D/A转换器的分辨率可表示为为实际输出模拟电压与理想输出模拟电压间的最大误差。(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。产生原因：由于D/A转换器中各元件参数值存在误差，如基准电压不够稳定或运算放大器的零漂等各种因素的影响。2.转换速度输入数字量变化时，输出电压变化到响应对

7、应电压值所需的时间。建立时间和转换速率来描述。建立时间：输入数字量变化时，输出电压达到规定误差范围所需要的时间。转换速率：大信号工作状态下，模拟输出电压的最大变化率。§9-3A/D转换器A/D转换器要将时间上连续，幅值也连续的模拟量转换为时间上离散，幅值也离散的数字信号，它一般要包括取样，保持，量化及编码4个过程。ADCDn~D0输出数字量输入模拟电压能将模拟电压成正比地转换成对应的数字量。一、A/D功能:二、A/D转换器的工作过程1.取样与保持采样是将随时间连续变化的模拟量转换为在时间离散的模拟量

8、。采样信号S(t)的频率愈高，所采得信号经低通滤波器后愈能真实地复现输入信号。合理的采样频率由采样定理确定。采样定理：设采样信号S(t)的频率为fs，输入模拟信号I(t)的最高频率分量的频率为fimax，则fs≥2fimax要求：AV1AV2=1A1的Ri高，A2的Ri高，A2的Ro低。采样不能放电保持保持：保持取样信号,使有充分时间将其变为数字信号。为了给后续的量化编码过程提供一个稳定的值，在取样电路后要加保持电路，将所采样的模拟信号保持一段时间。2.编码与量化