数字逻辑(第8章).ppt

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1、概述D/A转换器A/D转换器第八章数－模和模－数转换1.模数转换器（简称：A/D转换器或ADC）定义：能将模拟量转换为数字量的电路。2.数模转换器（简称：A/D转换器或ADC）定义：能将数字量转换为模拟量的电路。一般结构概　述计算机对生产进行实时控制的过程：模拟量：温度、压力、湿度、流量、速度电模拟量：电压、电流一、D/A转换电路原理内容：输入的每一位二进制代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将各位的模拟量相加。数据锁存器：暂时存放输入的数字量。模拟电子开关：受数字量控制，将UREF按位切换到电阻译码网络中变成加权电流。集成运放：对加权电流求和，输出相

2、应的模拟电压。二、D/A转换器的构成1、二进制权电阻网络D/A转换器希望用较少类型的电阻，仍然能得到一系列权电流2、倒T形电阻网络D/A转换器工作原理：电流分流形成加权值RRRR三、主要性能指标1、分辨率（理论精度）说明：DAC输出最小电压的能力。n位DAC可输出0~2n-1个不同的等级电压。指最小输出电压（仅最低位的输入数字量为1）与最大输出电压（各输入数字量全为1）之比。n：表示输入数字量的位数。n越大，分辨最小输出电压的能力也越强。2、转换精度实际输出模拟电压值与理论输出模拟电压值之差。3、建立时间（转换速度）从输入数字信号发生突变开始到输出模拟电压

3、或电流达到稳定值时所用的时间。第三节A/D转换器A/D转换器的基本原理A/D转换器的构成主要性能指标一、A/D转换电路原理内容：对输入的模拟电压信号取样,在保持阶段将取样的模拟量转换为数字量，并按照一定的编码形式给出转换结果。模拟电子开关S在采样脉冲CPS的控制下重复接通、断开的过程。S接通时，ui(t)对C充电，为采样过程；S断开时，C上的电压保持不变，为保持过程。在保持过程中，采样的模拟电压经数字化编码电路转换成一组n位的二进制数输出。t0时刻S闭合，CH被迅速充电，电路处于采样阶段。uo＝ui。t1时刻采样阶段结束，S断开，电路处于保持阶段。若A

4、2的输入阻抗为无穷大，S为理想开关，则CH没有放电回路，两端保持充电时的最终电压值不变，从而保证电路输出端的电压uo维持不变。1、取样(采样)-保持电路2、量化与编码量化：将采样电压表示为最小数量单位（Δ）的整数倍编码：将量化的结果用代码表示出来（二进制，二-十进制）量化误差：当采样电压不能被Δ整除时，将引入量化误差。二、A/D转换器的构成1、并联比较型ADC2、逐次渐近型（或称为逐次逼近）ADC转换开始前先将所有寄存器清零。将寄存器最高位置成1，使输出数字为100…0。这个数码被D/A转换器转换成相应的模拟电压uo，送到比较器中与ui进行比较。若ui＞u

5、o，保留1；若ui＜uo，去掉1，最高位改为0。再将次高位置成1，并且经过比较以后确定这个1是否应该保留。一直到最低位为止。比较完毕后，寄存器中的状态就是所要求的数字量输出。100003位：5个CLKN位:(n+2)个CLK例：一个四位逐次逼近型ADC电路，参考电压VREF为5V,现加入的模拟电压vI=4.58V。求：ADC输出的数字是多少？解：第一步：使寄存器的状态为1000，由DAC转换为输出模拟电压所以寄存器最高位的1保留。第二步：寄存器的状态为1100，由DAC转换输出的电压所以寄存器次高位的1保留。所以寄存器最低位的1去掉，只能为0。第三步：寄存

6、器的状态为1110，由DAC转换输出的电压所以寄存器第三位的1也保留第四步：寄存器的状态为1111，由DAC转换输出的电压所以，ADC输出数字量为1110。三、主要性能指标1、分辨率说明A/D转换器对输入信号的分辨能力。用输出二进制数的位数表示，位数越多，误差越小，转换精度越高。2、转换误差：通常以输出误差最大值的形式给出，表示实际输出的数字量和理论上应有的输出数字量之间的差别。3、转换速度完成一次转换所需的时间。速度取决于电路结构类型并联比较型：<1微秒逐次渐近型：10~100微秒/次双积分型：几十毫秒/次习题一、选择题1．一个无符号8位数字量输入的DA

7、C，其分辨率为D位。A.1B.3C.4D.82．一个无符号10位数字输入的DAC，其输出电平的级数为CD。A.4B.10C.1024D.2103．一个无符号4位权电阻DAC，最低位处的电阻为40KΩ，则最高位处电阻为B。A.4KΩB.5KΩC.10KΩD.20KΩ4．4位倒T型电阻网络DAC的电阻网络的电阻取值有B种。A.1B.2C.4D.85．为使采样输出信号不失真地代表输入模拟信号，采样频率和输入模拟信号的最高频率的关系是C。A.fs≥fi(max)B.fs≤fi(max)C.fs≥2fi(max)D.fs≤2fi(max)6．将一个时间上连续变化的模

8、拟量转换为时间上断续（离散）的模拟量的过程称为A。A.采样B.量化