模拟量与数字量转换,电子技术.ppt

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1、第8章模拟量与数字量转换概述能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简称A/D转换器或ADC；能将数字量转换为模拟量的电路称为数模转换器，简称D/A转换器或DAC。ADC和DAC是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口。一、D/A转换器的基本原理将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，然后将代表各位的模拟量相加，所得的总模拟量就与数字量成正比，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。基本原理第1节D/A转换器转换特性D/A转换器的转换特性，是指其输出模拟量和输入数字量之间的转换关系。图示是输入为3位二进制

2、数时的D/A转换器的转换特性。理想的D/A转换器的转换特性，应是输出模拟量与输入数字量成正比。即：输出模拟电压uo=Ku×D或输出模拟电流io=Ki×D。其中Ku或Ki为电压或电流转换比例系数，D为输入二进制数所代表的十进制数。如果输入为n位二进制数dn-1dn-2…d1d0，则输出模拟电压为：（1）分辨率指分辨最小电压的能力。有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。（2）输出电压(电流)的建立时间输入数字量为全0到全1，输出电压达到稳定值所需要的时间。超高速（<100nS);较高速(100nS~1S)；高速(1~10S)；中速(

3、10~100S）；低速（100S）。（3）转换误差一般用最低有效位为1时输出电压的1/2来表示。失调误差增益误差非线性误差二、D/A转换器的构成不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还是接到地，也就是不论输入数字信号是1还是0，各支路的电流不变的。设RF=R/2输出模拟电压的大小直接与输入二进制数的大小成正比，实现了数字量到模拟量的转换。对于权电阻DAC而言，n位二进制数转换为模拟量：①分别从虚线A、B、C、D处向右看的二端网络等效电阻都是R。②不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还是接到地，也就是不论输入数字信

4、号是1还是0，各支路的电流不变。三、集成D/A转换器及其应用DAC0832管脚分布图CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCURRfbDGNDLCEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120DAC0832简化电路框图八位寄存器(1)输入八位寄存器(2)输入八位变换器－＋＋URRfbIout1Iout2AGNDVCCuoDGND&ILECSWR1WR2XFERA/DD7D0......11本节小结D/A转换器的功能是将输入的二进制数字信号转换成相对应的模拟信号输出。D/

5、A转换器根据工作原理基本上可分为二进制权电阻网络D/A转换器和倒T型电阻网络D/A转换器两大类。由于倒T型电阻网络D/A转换器只要求两种阻值的电阻，因此最适合于集成工艺，集成D/A转换器普遍采用这种电路结构。如果输入的是n位二进制数，则D/A转换器的输出电压为：第2节A/D转换器A/D转换器的任务是将模拟量转换成数字量,它是模拟信号和数字仪器的接口。一、A/D转换器的基本原理取样时间上离散的信号保持、量化量值上也离散的信号编码模拟信号数字信号时间上和量值上都连续时间上和量值上都离散模数转换一般分为取样、保持和量化、编码两步进行。取样、保

6、持vIvSS(t)(a)取样电路示意图vItOt1t2t3t4t5(b)输入模拟信号S(t)tt1t2t3t4t5tW(c)取样脉冲tt1t2t3t4t5(d)取样信号vSTStt1t2t3t4t5(e)取样保持信号vOOOO取样时间(tW)保持时间(TS－tW)（１）取样、保持取样就是对模拟信号周期性地抽取样值，使模拟信号变成时间上离散的脉冲串，取样值取决于取样时间内输入模拟信号的大小。根据取样定理，取样频率的选取一般为：vIS(t)vO＋－A7取样－保持电路C(a)S＋－A1LvIS(t)＋－A2vOC30300RPVB65

7、41238（外接）调零（外接）(b)V＋V－要对模拟信号的取样值进行量化和编码，必须使取样值保持一定的时间。取样和保持是由取样－保持电路完成的。模拟电压vI/V量化值二进制数输出765432107.56.55.54.53.52.51.50.57Δ=7V1116Δ=6V1105Δ=5V1014Δ=4V1003Δ=3V0112Δ=2V0101Δ=1V0010Δ=0V000量化方法之一有舍有五入法（２）量化、编码用数字量表示取样电压值时，要将取样电压化为某个最小数量单位(1LSB)的整数倍，这一转换过程称为量化，所取的最小单位称为量化单位

8、，用Δ表示，Δ=1LSB。将量化的结果转化为对应的代码，称为编码。实际输入电压值与量化值之间的偏差称为量化误差。四舍五入量化法：采用四舍五入的方法量化取整。最大量化误差为Δ/2。模拟电压vI/V量化值二进制