模拟量和数字量的转换.ppt

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1、模拟量和数字量的转换演讲者耿福组长陈贤杰组员邓红波董伟凌承志安全1001演讲内容一、D/A转换器转换原理二、A/D转换器转换原理三、A/D转换器分类及应用介绍将数字量转换为模拟量的装置称为数模转换器(简称D/A转换器或DAC)将模拟量转换为数字量的装置称为模数转换器(简称A/D转换器或ADC)DAC是英文Digital-AnalogConverter的缩写ADC是英文Analog-DigitalConverter的缩写一、D/A转换器1.1倒T形电阻网络D/A转换器D/A转换器有很多种，目前生产的D/A转换器中大多采用倒T形电阻网络这种

2、结构。其电路如下图所示。1.电路由数个相同的电路环节构成，每个电路环节有两个电阻和一个模拟开关。参考电压存放四位二进制数模拟开关UO+–2RA+URS2S0S1S32R2R2R2Rd0d1d2d30RRR110++-ARF2R0011数码寄存器Q0Q1Q2Q3计算时注意事项（1）在图1.1中，00’，11’，22’，33’左边部分电路的等效电阻均为R。2R2R2R2RRRR2RURA11223300计算时注意事项（2）不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）或接地（即数字信号是否导通）各支路的电流时不变的。参考电压输入的电流为

3、而后根据分流公式得出各支流电路由此可得出电阻网络的输出电流运算放大器输出短的模拟电压则为如果输入的是n位二进制数，则当取,则上式为有上式可知：的最值为最小值为；最大值为。1.2数字量与模拟量的关系数模转换器集成电路芯片种类很多，按输入的二进制的位数分类有8位、10位、12位和16位等。下面介绍CC7520输入数字量与输出模拟量的关系，其中1.3D/A转化器的主要技术指标1.分辨率D/A转换器的分辨率是指最小输出电压与最大输出电压之比。例如10位D/A转换器的分辨率为2.精度转化器的精度是指输出的模拟电压的实际值与理想值之差，即最大静态转换误

4、差。该误差是由参考电压偏离标准值、运算放大器的零点漂移、模拟开关的电压降以及电阻阻值的偏差等原因所引起的。3.线性度4.输出电压（或电流）的建立时间5电源抑制比二、A/D转换器2.1逐次逼近型A/D转换器A/D转换器也有很多种，下面介绍目前用的较多的逐次逼近型A/D转换器。2.1逐次逼近型A/D转换器其工作原理可用天平称重过程来比喻说明。好比用4个分别重8g，4g，2g，1g的砝码去称重13g物体，称重顺序见表2.1。表2.1逐次逼近称物一例顺序砝码重量比较判断该砝码是否保留或除去18g8g<13g留28g+4g12g<13g留38g+4g

5、+2g14g>13g去48g+4g+1g13g=13g留2.2A/D转换器原理逐次逼近型A/D转换器一般由顺序脉冲发生器、逐次逼近寄存器、D/A转换器和电压比较器等几部分组成，其原理方框图如图2.2：顺序脉冲发生器CP逐次逼近型寄存器DAC电压比较器输出数字量输入电压U1U0图2.2逐次逼近型A/D转换器的原理方框图原理解释转换开始，顺序脉冲发生器输出的顺序脉冲首先将寄存器的最高位置1，经D/A转换器转换为相应的模拟电压U0送入比较器与待转换的输入电压U1进行比较。若U0>U1，说明数字量过大，将最高位的1除去，而将次高位置1；若U0

6、，说明数字量还不够大，应将这以为的1保留，还须将下一位高位置1。这样逐次比较下去，一直到最低位为止。寄存器的逻辑状态就是对应于输入电压U1的输出数字量。补充说明因为模拟电压在时间上一般是连续变化量，而要输出的是数字量（二进制数），所以在进行转化时必须在一系列选定的时间间隔对模拟电压采样（见第16章16.3节）。经采样保持电路后，得出的每次采样结束时的电压就是上述待转换的输入电压U1。下面结合图2.3的具体电路来说明逐次逼近的过程。QF3SRRF2SQRF1SQRF0SQ&d3&d2&d1&d0读出“与门”&&&&≥1≥1≥1d3d0E读出控

7、制端UiUA－＋∞△＋电压比较器逐次逼近寄存器控制逻辑门时钟脉冲五位顺序脉冲发生器四位逐次逼近型模-数转换器的原理电路四位D/A转换器CQ4Q3Q2Q1Q0d2d12.转换过程23411000U0UI5VU0UI“1”留否d3d2d1d0U0(V)顺序比较判断110010101011例：UR=-8V，UI=5.52VD/A转换器输出U0为正值逐次逼近转换过程示意图t0t1t310001100101010001011t2U0>UIU0

8、5=5.5V转换误差为–0.02V例：UR=-8V，UI=5.52V若输出为8位数字量转换数字量101100014+1+0.5+0.03125=5.53125V转换误差为+0.0