《电工电子技术基础教学资料》第12章案例

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1、第12章数/模(D/A)和模/数(A/D)转换案例-数/模转换技术一、权电阻D/A转换器1•组成这种转换器由“电子模拟开关”、“权电阻求和网络”、“运算放大器”和“基准电源”等部分组成。如图12-1示。2.工作原理电子模拟开关(S。〜SQ是受二进制数况〜2控制由电子器件构成的开关。当〃时，贝饶关Si接到位置1上，将基准电源弘经电阻允引起的电流接到运算放大器的虚地点；当〃=0时，开关Si接到位置0,将相应电流直接接地而不进运放。根据反相比例运算公式可得：U｛）=—Ur,©3.p3+22P2+21•£）,4-2°•£＞（））显然，输出模拟电压的大小直

2、接与输入二进制数的大小成正比，从而实现了数字量到模拟量的转换。3•特点权电阻D/A转换器的缺点：电阻阻值太多。二、R/2R倒T型电阻网络"A转换器VA转换是在该转换器的输入端输入数字量皿叽然后计算出对应各个数字量的输岀模拟量。如图12-2是R/2R倒T型电阻D/A转换器。°3IIR$2R2R2R2RJR6R8R―1RA尺22/?%-o一一5O1L,Q2RReq2R图12-2R/2R倒T型电阻D/A转换器在该转换器的输入端输入数字量1000、0100、0010和0001其输出模拟量分别为：(1)数字量为1000的情况。2二1、0二〃二2二0,如图

3、12-3所示，根据电阻串并联规律，有R府2R。由于运放的反和端是虚地，没有电流流过允Q。因此有：I=—27?因此模拟量输出电压：U。=-IRf=令2R=-5V(1)数字量为0100的情况。2=0、2二1、〃二0、况二0,如图12-4所示。2.5VR“TH吨丿zo-l1_I]I、R7叫RRf=2R〃二0、2二0流过电阻心的电流/为/=兰2R则输出的模拟量仏为15U。=-叫=-(—)27?=-2.5V(1)数字量为0010的情况。如果数字量为0010,就是说D：j二0、D2=0>D尸1、Do=O,这种情况如图12-5所示。5V2=0D=O0=0丄S1

4、2-5D3=0>D2=0>D1=1>DO二0i75这种情况下流过电阻乩的电流/为/=—2R则输出的模拟量为U0=-IRf=-(^-)2R=-l.25V2/(2)数字量为0001的情况。如果数字量为0001,就是说D3=0、D2=0、Dl=0、D0=l,如图12-6所示。图12-6A=0.2二0.〃二0.2二1流过电阻几的电流/为/=2空2R则输出的模拟量为Uo=—IRf=-(^^)27?=-O.625V72R若数字量不是上述4种情况，则肯定是上述4种情况的叠加，这时输岀模拟量也是上述4种输出模拟量的叠加。例如，若数字量是1101,则输出的模拟量

5、是U()=(-5)+(-2.5)+(-0.625)=一8」25V三、R/2RT型电阻网络”A转换器图12-7是R/2RT型电阻网络D/A转换器。运放输入端的电位虚地，流过各个支路的电流都保持不变。为计算流过各个支路的电流，可以把电阻网络等效成图12-8的形式。从A、B、C和D点向左看的等效电阻都是R,因此从参考电源流向电阻网络的电流为匸UJR,而每个支路电流依次为〃2,7/4,7/8,7/16。各个支路电流在数字量必、2、〃和况的控制下流向运放的反相端或地，若是数字量为1,则流入运放的反相端，若数字量为0,则流入地。图12-8计算各个支路电流的等

6、效电路例如，若2二1,则有电流〃2流入运放的反相端；若2二1,则有〃4的电流流入运放的反相端；若〃二1,则有〃8的电流流入运放的反相端；若况二1,则有〃16的电流流入运放的反相端。将流入运放反相端的电流写成表达式：/x=-A4--D2+-D1+-D01=UJR,而运放输出的模拟电压为:Uo=-IxR=-UK(―Z)3+—D.+—Z),+丄D())R°1R2R34/?28/?116/?0一匕（护+存+存+存。）例如，数字量为1001,参考电压为5V,则运放的输出电压为:匕一5日出(0)+扣)+£(1)—(2.5+0325)780四、D/A变换器的主

7、要技术指标1・分辨率指最小输出电压和最大输出电压之比。有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。例:十位D/A转换器的分辨率为：=-0.0012•线性度2°23通常用非线性误差的大小表示D/A变换器的线性度。把偏离理想的输入一输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分数定义为非线性误差。3•输出电压（电流）的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所需时间。通常D/A转换器的建立时间不大于l

8、lSo案例二模/数转换技术一、并行模/数转换器1•组成输入电压通过比较器与各个比较器的反向端电压比较，然后经编码器编码。电路如图13-9所示。它由三部

9、分组成：分压器、比较器和编码器。2.工作原理图13-9并行模/数转换原理图7654321O输入电压通过比较器与各个比较器的反相端电压比较