《物联网理论与技术》第10章DA与AD转换器及其应用.ppt

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1、第10章D/A与A/D转换器及其应用10.1概述传感器生产过程A/D转换器计算机D/A转换器驱动器各种物理量电信号模拟量数字信号数字信号模拟信号模拟物理量图10-1计算机检测与控制系统示意图10.2D/A转换器10.2.1D/A转换原理与结构1.DAC转换器的基本原理(10-1)(10-2)10.2.1D/A转换原理与结构2.DAC转换器的组成模拟量输出基准电压n位数字量输入输入寄存器n位电子开关解码网络求和电路图10-2DAC转换器的电路结构框图10.2.2二进制权电阻网络D/A转换器1.电路结构图10-3二进制权电阻网络D/A转换器R2R4R8RVREFII0I

2、1I2I3S0S1S2S3AiFRFi∑VOd0d1d2d32．工作原理（10-3）RF＝R/2（10-4）0～10.2.2二进制权电阻网络D/A转换器10.2.3倒T型电阻网络D/A转换器1．电路结构2R2R2R2RVREFAI3I2I1I0S0S1S2S3AiFRFi∑VOd3d2d1d0RRR2RI3’I2’I1’I0’BCDIREF图10-4R-2R倒T形电阻网络D/A转换器2.工作原理（10-5）RF＝R（10-6）10.2.3倒T型电阻网络D/A转换器【例10-1】4位R-2R倒T形电阻网络DAC如图10-4所示，设基准电压VREF=-8V，RF=R，试

3、求其最大输出电压值。解：将d3d2d1d0=1111代入式（10-6）得故其最大输出电压值为7.5V。10.2.4DAC转换器的主要技术参数1．分辨率（10-7）3．转换速度2．转换精度VLSB/24.非线性误差5.温度系数10.2.5DAC专用器件及应用举例1.AD7520基本结构与性能参数图10-5AD7520内部逻辑结构图图10-6AD7520外引脚图10.2.5DAC专用器件及应用举例2.AD7520应用举例图10-7AD7520组成的锯齿波发生器图10-8输出的锯齿波波形10.2.5DAC专用器件及应用举例3.串行DAC转换器TLC561512348765

4、DINSCLK/CSDOUTVCCOUTREFINAGND图10-9串行D/A转换器TLC561510.2.6DAC0832及其应用图10-10DAC0832的逻辑符号和引脚图(a)逻辑符号(b)引脚图10.2.6DAC0832及其应用图10-11DAC0832的典型应用电路10.3A/D转换器10.3.1A/D工作原理图10-12采样过程操作示意图1．采样--保持x(t)y(t)s(t)x(t)s(t)y(t)00t输入模拟信号t取样脉冲t取样信号采样开关10.3.1A/D工作原理图10-13采样--保持电路(a)，及输出波形(b)1．采样--保持10.3.1A/

5、D工作原理图10-14集成取样-保持器LE198的电路原理图(a)及符号(b)1．采样--保持10.3.1A/D工作原理为将模拟信号转换为数字量，在用数字量表示取样电压时，必须把采样-保持电路的输出电压化成这个最小数量单位的整倍数，这个转化过程就叫做量化。量化的最小数值单位称为量化单位，用△表示。它是数字信号最低位为1，其它位为0时所对应的模拟量，即1LSB。数字信号最低有效位中的1表示的数量大小，就等于Δ。把量化后的离散量用相应的二进制码表示，称作编码。量化过程中，采样电压不一定能被△整除，因此量化后必然存在误差。这种量化前后的不等（误差）称之为量化误差，用ε表示

6、。量化误差是原理性误差，只能用较多的二进制位缩小量化误差。量化级分得越多（n越大），量化误差就越小。2.量化和编码10.3.2A/D转换器工作原理图10-15並行比较型A/D转换器原理框图1．并行比较型A/D转换器位寄存器2n-1优先编码器Q0Q2n-2D1D0Dn-1Q1Q2n-3C+++---vI(2n-1)△-△/23△/2△/2CP比较器10.3.2A/D转换器工作原理图10-16逐次比较型A/D转换器原理框图2.反馈比较型A/D转换器D/A转换器寄存器控制逻辑Dn-1D0D1Dn-2………vAvICPvL+vCC+-比较器10.3.2A/D转换器工作原理图

7、10-17计数比较型A/D转换器原理框图2.反馈比较型A/D转换器CPD/A转换器计数器Dn-1D0D1Dn-2……vAvIvL+vCC+-比较器10.3.2A/D转换器工作原理对输入模拟电压uI和基准电压-UREF分别进行积分，将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔T2，然后在这个时间间隔里对固定频率的时钟脉冲计数，计数结果N就是正比于输入模拟信号的数字量信号。基于双积分型A/D转换方式有以下两个优点：（1）抗干扰能力强。（2）具有良好的稳定性，可实现高精度转换。3.双积分型A/D转换器10.3.3A/D转换器的主要技术参数1．分辨率2．转换误差3．转换时