第十一章数-模和模-数转换

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1、11.1概述11.2D/A转换器11.3A/D转换器第十一章数-模与模-数转换重点难点1、D/A、A/D的基本概念、对D/A、A/D转化电路的要求重点：各种A/D内部详细结构和工作过程（非重点）3、A/D转化电路常见类型、工作原理、输入/出的定量关系、转换速度、精度、分辨率难点：2、D/A转化电路常见类型、工作原理、输入/出的定量关系、转换速度、精度、分辨率第十一章数-模与模-数转换11.1概述模拟量：温度、湿度、压力、流量、速度等。从数字信号到模拟信号的转换称为数/模转换（简称D/A转换），实现数/模转换的电路称为D/A转换器（简称DAC）。从模拟

2、信号到数字信号的转换称为模/数转换（简称A/D转换），实现模/数转换的电路叫做A/D转换器（简称ADC）；典型数字控制系统框图传感器放大器A/D转换微型计算机控制对象D/A转换温度时间！精度！速度电加热炉热电偶执行机构★分类11.2.1权电阻型D/A转换器11.2.6具有双极性输出的D/A转换器11.2.2倒T型电阻网络D/A转换器11.2D/A转换器11.2.7D/A转换器的转换精度与转换速度求和放大器一、电路结构和工作原理11.2.1权电阻网络D/A转换器权电阻网络基准参考电压电路特点：1.优点：简单2.缺点：电阻值相差大，难于保证精度，且大电阻

3、不宜于集成在IC内部希望用较少类型的电阻，仍然能得到一系列权电流11.2.2倒T形电阻网络D/A转换器双向模拟开关di＝1时接运放di＝0时接地R－2R倒T形电阻网络求和集成运算放大器基准参考电压RRRR集成运算放大器的电流求和点Σ为虚地，每个2R电阻的上端都相当于接地，从网络的AA、BB、CC、DD每个端口向左看的对地电阻都是R。流过四个2R电阻的电流分别为：I/2、I/4、I/8、I/16。电流是流入地，还是流入运算放大器，由输入的数字量di通过控制电子开关Si来决定。电路特点：（1）电阻网络仅有R和2R两种规格的电阻，对于集成工艺是相当有利的；

4、（2）倒T形电阻网络具有较高的工作速度倒T形电阻网络DAC目前被广泛的采用集成D/A转换器----AD7520/CB7520——典型10bitDAC·采用CMOS电子开关·与TTL电平兼容·电源电压范围：5～15V·采用R-2R电阻网络集成D/A转换器--DAC0832具有二级数字输入缓冲锁存器，可与μP数据总线直接相连，无需另接锁存器与TTL电平兼容数字地与模拟地可分开，使用灵活——典型8bitDAC集成DAC0832及其应用补码输入对应的十进制要求的输出d2d1d0011+3+3V010+2+2V001+1+1V00000V111-1-1V110

5、-2-2V101-3-3V100-4-4V11.2.6具有双极性输出的DAC当输入数字量有±极性时，希望输出的模拟电压也对应为±一、转换原理输入为3位二进制补码。最高位为符号位，正数为0，负数为11原码输入对应的输出偏移-4V后的输出d2d1d0111+7V+3V110+6V+2V101+5V+1V100+4V0V011+3V-1V010+2V-2V001+1V-3V0000V-4V补码输入对应的十进制要求的输出d2d1d0011+3+3V010+2+2V001+1+1V00000V111-1-1V110-2-2V101-3-3V100-4-4VD/

6、A*将输出偏移使输入为100时，输出为0*将符号位反相后接至高位输入二、电路实现*将符号位反相后接至高位输入*增设由RB和VB组成的偏移电路一、转换精度（分辨率、转换误差）用输入数字量的二进制数码位数给出。D/A转换器的位数11.2.7DAC的转换精度与速度分辨率（理论精度）D/A转换器分辨模拟量最小值的能力。最低位LSB所代表的模拟量。例：n位DAC，区分出输入的00···0到11···1全部2n个不同状态，能给出2n个不同等级的输出电压。分辨率表示理论上可以达到的精度。D/A转换器能够分辨出来的最小电压与最大电压之比转换误差用最低有效位的倍数来表

7、示。2.转换误差（实际精度）转换误差表示实际的D/A转换特性和理想特性之间的最大偏差。二、误差分析与输入数字量的大小成正比----比例系数误差造成D/A转换器转换误差的原因：参考电压VREF的波动、运算放大器的零点漂移、模拟开关的导通内阻和导通压降、电阻网络中的电阻值的偏差、三极管的特性不一致等等。与输入数字量的数值无关----漂移误差、平移误差。与输入数字量的数值无关----非线性误差。输出总误差：[解]电路工作在计数状态，从0000状态开始连续输入16个计数脉冲时，电路将从1111返回0000状态，C端从高电平跳变至低电平。当CP的上升沿到来的时

8、候，υ0的值由式可得。画出输出电压υ0的波形，并标出波形图上各点电压的幅度波形发生器电路试分析电路的工作原理