数字电子技术 教学课件 作者 王平 主编第6章.ppt

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1、数字电子技术案例式教学第6章数模和模数转换电路知识点：A/D转换的基本原理，并联比较型、逐次逼近型和双积分型转换电路的工作原理，D/A转换的基本原理，电阻网络D/A转换电路工作原理能力点：典型A/D、D/A转换器的特性及使用方法主要内容6.1模/数转换电路6.2数/模转换电路6.1模/数转换电路组合逻辑电路和时序逻辑电路是数字电路的两大分支。时序逻辑电路简称时序电路，通常是由触发器和组合逻辑电路所构成。触发器是构成时序电路的基本单元，本身也是最简单的时序电路。将触发器以不同的方式连接，还可以组成多种类型的时序电路，如计数器、

2、寄存器、顺序脉冲发生器等。本章首先介绍触发器，再讲述一般时序电路的分析与设计，穿插介绍几种典型的时序电路。数字式电阻温度计工作的主要内容，是把热敏电阻两端电压值经A/D转换变成数字量，然后通过计算得到温度值，再进行显示处理。图6.1所示是热敏温度计框图。6.1.1案例：数字式热敏电阻温度计1．温度的采集热敏电阻RT与普通电阻组成电阻桥，正常状态下，a点与b点电位相同，当温度变化时，热敏电阻RT的阻值发生变化，使ab两点间电压发生变化，电压的变化量与温度之间的关系可以由公式计算。2．模数转换电压变化量是模拟量，而要送往微处理器

3、处理并显示，需要将模拟量转换微数字量。A/D转换器的任务是将输入的模拟信号电压转换为输出的数字量。A/D转换的过程是首先对输入的模拟电压信号取样，然后进入保持时间。在这段时间内将取样的电压量化为数字量，按一定的编码方式输出转换结果。3．数据处理及LED显示通过单片机系统编程对采集到的数据进行处理，并送往LED显示器进行显示。6.1.2A/D转换的基本原理A/D转换电路的作用是将随时间连续变化的模拟电量转换成相应的数字电量，其输出多为二进制编码，它是模拟系统与数字系统的接口电路。A/D转换过程通常需经采样、保持、量化和编码四个

4、过程。1.采样与保持采样就是对模拟信号按一定的时间间隔读取样值的过程，即将随时间连续变化的模拟信号转换为在时间上断续、能反映模拟信号变化规律的一串脉冲信号。这些脉冲信号宽度相等，幅度等于采样时刻所对应的模拟信号电压。采样原理如图6.2所示。2.量化与编码描述样值脉冲的幅度，首先要确定一个单位电压值，然后用单位电压值与每一个样值脉冲进行比较，取比较结果的整数倍表示样值脉冲电压幅度，这一过程就是量化。这里用作比较的单位电压值叫做量化单位，可用△表示。如果将量化的结果用二进制数码表示，就称为二进制编码，即完成模拟信号的数字化在图

5、6.3中，若样值脉冲电压的最大幅度为8V，当取量化单位△=1V时，可将脉冲电压量化为8级，即量化级为8，若采用3位二进制代码表示这些量化结果，则0≤uo＜1V的用000表示，1≤uo＜2V的用001表示……7≤uo＜8V的用111表示，这样就完成了样值脉冲的编码。touotouStoui12345678图6.3采样波形图6.1.3A/D转换的常用技术1.并联比较型ADC图6.5是一个3位并联比较型A/D转换电路原理图，它主要由电阻分压器、电压比较器、D触发器和三位二进制编码电路组成。VREF是基准点电压（或参考电压），ui是

6、模拟输入电压，其幅值在0～VREF之间，D2D1D0是编码器输出的三位二进制编码。2.逐次逼近型ADC图6.6是逐次逼近型A/D转换电路的原理框图。主要由逐次逼近型寄存器组、D/A转换器、电压比较器及逻辑控制电路组成。3.双积分型A/D转换电路双积分型A/D转换电路的工作原理如图6.7所示6.1.4A/D转换器的主要技术指标1.分辨率与量化误差A/D转换器的分辨率用输出的二进制位数表示，位数越多，误差越小，转换精度越高。2.相对精度相对精度是指A/D转换器实际输出的数字量与理论输出数字量间的差值.3.转换速度转换速度是指A/

7、D转换器完成一次转换所需要的时间，即从转换开始到输出稳定的数字量所需要的时间。6.1.5案例：数字式热敏电阻温度计的分析在数字式热敏电阻温度计电路中，温度的采集采用了热敏电阻，热敏电阻是近年来发展起来的一种新型半导体感温元件。由于它具有灵敏度高、体积小、重量轻、热惯性小、寿命长以及价格便宜等优点，因此应用非常广泛。由模拟量到数字量的转换，我们可以采用各种A/D转换集成电路，图6.1电路中我们采用了ADC0809，下面对ADC0809和AD574A进行介绍。1.ADC0809ADC0809是逐次逼近型8位A/D转换集成电路，其

8、内部结构框图如图6.9所示ADC0809主要引脚作用为：IN0～IN7：8路模拟信号输入端，可通过ADDA、ADDB、ADDC三地址译码来选通一路输入。D0～D7：8位数据输出端，为三态输出，可直接和微机CPU数据线连接。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，用于选通8路模拟输入中