电子技术基础 教学课件 作者 张立 主编 谢忠玉 陈凯 副主编第9章 模-数相互转换.ppt

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1、第九章：模拟信号和数字信号的相互转换9.1D/A转换器(DAC)9.2A/D转换器(ADC)实现把模拟信号转变为数字量的设备称为模—数(A/D)转换器，简称ADC(AnalogtodigitalConvertor)；实现把把数字量转变为模拟量的设备称为数—模(D/A)转换器，简称DAC(DigitaltoAnalogConvertor)。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。9.1D/A转换器（DAC）

2、D/A可以把二进制码或BCD码表示的数字量转换为与其成正比的模拟量输出。D/A的核心部分是由R-2R电阻网络(也称倒T型电阻网络)、模拟开关和运算放大器所组成的。9.1.1D/A的基本原理RRRR00通常输入数字量有8位、10位、12位或16位。例如DAC0800系列包括DAC0800，0801，0802等产品，数字输入量为8位即8位分辨率，16线双列直插式封装。DAC0830系列包括DAC0830，0831，0832等为20线双列直插封装、8位分辨率D/A。DAC0832的逻辑图各管脚功能：D7～D0：数据量输入

3、脚；UREF：基准电压接线脚，可为正(如+5V)也可为负(如-5V)；UCC：接主电源引脚；IOUT1和IOUT2：电流输出脚；ILE：数据锁存允许信号；CS：输入寄存器选择信号，低电平有效；WR1：输入寄存器写选通信号；WR2：D/A寄存器写选通信号；XFER：数据传送信号线；Rfb：反馈信号输入线，芯片内已有反馈电阻；AGND：模拟信号地；DGND：数字地。DAC0832的引脚图9.1.2D/A的主要技术参数(1)分辨率分辨率是说明D/A分辨最小输出电压能力的参数。它可用输入数字量的位数来

4、表示，如8位D/A的分辨力分别为8位；也可以用最小输出电压(最低有效位1即1LSB对应的输出电压)与最大输出电压(输入数字信号全部对应的输出电压)即满度值之比，如8位D/A的分辨力为1/255≈0.0039(2)转换精度转换精度是输出模拟电压的实际值与理想值之差，即最大静态转换误差。误差是由参考电压偏离标准值、运算放大器的零漂、模拟开关的压降及电阻阻值的偏差等原因引起。转换精度是指转换后所得的实际值对于理想值的接近程度。9.2A/D转换器(ADC)9.2.1A/D转换的基本原理在A/D转换器中，一般经过采样、保持

5、、量化和编码这四个步骤来完成从模拟量到数字量的转换。(1)采样与保持(2)量化与编码数字信号最低有效位的1即1LSB所代表的数量就是这个最小数量单位，称为量化单位，用Δ表示。将采样输出电压用最小单位的整数倍来表示，这个过程就叫量化。将量化的结果用代码表示出来的过程就称为编码。编码输出的结果就是A/D转换器的输出。模拟电压Ui量化结构二进制码0~1/8V0V0001/8~2/8V1/8V=Δ0012/8~3/8V2/8V=2Δ0103/8~4/8V3/8V=3Δ0114/8~5/8V4/8V=4Δ1005/8~6/

6、8V5/8V=5Δ1016/8~7/8V6/8V=6Δ1107/8~8/8V7/8V=7Δ1119.2.2A/D转换电路方式模—数转换器根据其工作原理大致分为并行式和并/串式A/D、逐次逼近式、双积分式和计数比较式A/D等几种形式。逐次逼近式A/D由电压比较器、D/A转换器、逐次逼近寄存器(SAR)和控制逻辑等组成。421818048180128A／D转换器的基本原理与天平称重物类似。假设有四个砝码，分别为8g、4g、2g、1g，则可称重物范围为0－15g之间，测量误差最大为0.5g。ADC0808/0809IN0

7、～IN7：模拟量输入脚；ADDA、ADDB、ADDC：通道地址输入端。CLOCK：时钟输入端。ALE：地址锁存允许端。START：启动脉冲输入端。EOC：转换结束信号端。OE：允许输出端。D7～D0引脚：转换所得8位数据在这8个管脚上输出，D7是最高位，D0是最低位。UCC：电源正极输入端，接+5V。GND：地端，电源负极接至该端。UREF(+)和UREF(-)：分别为基准电压UREF的高电平端和低电平端。9.2.3A/D的主要技术参数(1)分辨率A/D的分辨率是使A/D输出数字量最低位变化1所对应的输入模拟

8、电压变化的大小值。分辨率也用输出二进制数的位数来表示，如8位A/D的分辨率就是8，位数越多，误差越小，转换精度也越高。(2)量化误差用数字量近似表示模拟量的过程称为量化。A/D转换一般是按四舍五入原则进行的，由此产生的误差称为量化误差，量化误差小于等于1LSB。(3)精度精度分为绝对精度和相对精度。在一个A/D中，任何数码所对应的实际模拟电压与其