数字电路与逻辑设计第七章

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1、第7章数/模转换器与模/数转换器本章提要：本章主要介绍数/模转换器（DAC）和模/数转换器（ADC）的基本转换原理、常用转换技术及集成芯片的应用。本章难点：典型D/A转换器及应用、典型A/D转换器及应用。计算机控制系统D/AA/D放大驱动变换流量测量电机流体阀门管道简单的计算机控制系统数字电路、计算机等数字系统只能加工或处理数字信号，必须先把模拟信号转换成数字信号，才能送入计算机等数字系统中进行计算或处理。另外，数字系统处理后的数据也只能以数字信号的形式输出，若希望变成模拟信号送出，也需要一种能将数字信号转换成模拟信号的器件来实现。管道中介质的流量大小被流量计测量出并将其转换成电信号的形式输出

2、，经放大器将信号放大后再经A/D转换器将信号转换成数字信号送入计算机，计算机将此代表流量大小的数字信号DATE_X与另一代表流量大小的数字信号DATE_R进行比较（这里DATE_R代表在管道中预期介质流量大小的数字信号），若DATE_X>DATE_R，则说明管道中介质的流量过大，应关小阀门。此时计算机输出关小阀门的数字信号，经D/A转换器将数字信号转换成模拟信号，再经驱动电路将信号进行功率放大后驱动阀门关小。7.1数/模转换数字系统处理的数字信号通常是多位二进制数，因此，数/模转换器（D/A转换器）的输入信号是多位二进制数字量，输出是与输入数字量成正比的模拟信号。7.1.1D/A转换的基本原理

3、UrU0电阻网络(n位)二进制数数控UrU0Dn固定电压Ur（或称参考电压）经一电位器分压后再经一跟随器输出。其输出电压Uo=AUr（0

4、阻网络内部的电阻连接，使得电阻网络呈现出的电阻值与控制它的数字量成正比求和放大器输出的模拟量就与数字量成正比关系U3IRR2R2RR2R2R2RI2I1I0IAABBCCDDrD/A转换器的T型电阻网络n级D/A转换器的转换原理四位二进制数四个电子开关==若Rf=Rn级电阻网络3RR2R2RR2R2R2RI2I1I0ISSSS0D1D2D3D+R02I01IU(MSB)(LSB)0123f0Ur7.1.3典型的集成D/A转换器及应用集成的DAC芯片的生产厂家与产品型号很多，性能各异。分辨率有8位、10位、12位、14位、16位、18位、24位等。数字量输入方式有并行与串行之分。一个集成芯片上D

5、AC的通道有单个和多个形式。1．DAC0832集成D/A转换器8位输入寄存器DAC寄存器D/A转换器DILECSWRWRXFERVOUT1IRAGNDVDGNDD70REFFBOUT2I1IE2IE8位8位12CCDAC0832集成D/A转换器由双缓冲数据锁存器和内含倒T型电阻网络的8位D/A转换器组成，可以按双缓冲、单缓冲和直通数据输入三种方式工作。电路由8位输入寄存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换器、逻辑控制电路组成。DAC0832的内部组成结构当数字锁存允许IEL、片选、写控制信号同时有效时，数字量D0～D7被存入输入寄存器；当传送控制信号和写控制信号同时有效时，输入寄存器的内容送入

6、DAC寄存器，开始D/A转换。IOUT1和IOUT2是电流输出端。使用时分别与外接运算放大器的反相输入端、同相输入端相接。运算放大器的输出端可接RFB端，通过内部电阻RFB（15kΩ）构成负反馈。VCC、DGND是数字部分的电源和地。VCC的电压范围为＋5V～＋15Ｖ，采用＋15Ｖ最佳。VREF、AGND是参考电压输入端和模拟地端。VREF需外接，一般在－10V～＋10Ｖ范围内取值R++2R2RDAC0832VOUT1IRREFFB0VOUT2IDDVOUTD7D0DDVⅡⅠ按图中接线方式，与DAC0832相连的运放Ⅰ的输出电压为0V～－VDD；而运放Ⅱ的输出电压为＋VDD～－VDD。DAC0

7、832组成的单、双极性电压输出的典型电路7.2模/数转换模/数转换器（A/D转换器）的输入信号是模拟量，其输出是多位二进制或十进制数字量，输出是与输入模拟量幅度值成正比的数字量信号。7.2.1A/D转换的基本原理将随时间连续变化的模拟量变换为时间上离散、用有限位数字表示幅度值的过程，称为A/D转换。为了实现这个转换过程，A/D转换通常需要经历采样、保持、量化、编码四个过程。1．采样与保持采样是按一