电子技术基础与实训 教学课件 作者 黎兆林 第8章 数字量与模拟量的转换.ppt

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1、第8章数字量与模拟量的转换数字控制系统只能处理数字信号，而实际检测的对象，如：声音、图像、温度、压力等非电量，经传感器变换所得到的是连续变换的模拟信号（电压或电流）。因此，必须将其转换成数字信号，才能输入数字系统进行处理，这一过程称为模数转换（A/D转换），实现模数转换的电路称为模数转换器（简称ADC）。有时还需要将处理完后的数字信号转换成模拟信号，这一过程称为数模转换（D/A转换），实现数模转换的电路称为数模转换器（简称DAC）。8.1数/模转换知识点（1）R-2R倒T型电阻网络DAC的工作原理

2、。（2）DAC0832的工作原理及应用。技能点掌握利用DAC0832进行数模转换的典型电路。8.1.1数模转换器基本原理DAC主要由基准电压源（或恒流源）、数字寄存器、模拟电子开关、位权网络以及求和运算放大器组成，其方框图如图8-1所示。数字量的各位数码存放于数字寄存器中，分别控制对应各位的模拟电子开关，若数码为1，则开关接通，产生与其位权成正比的电流值，再由运算放大器对各电流值求和，并转换成电压值。根据位权网络的不同，可以构成不同类型的DAC，如R-2R倒T形电阻网络DAC、权电阻网络DAC和单

3、值电流型网络DAC等。图8-1DAC组成方框图1、电路结构图8-2是4位R-2R倒T形电阻网络DAC的电路原理图，它由若干个相同的R、2R网络节组成，每节对应于一个输入位，节与节之间串接成倒T形网络。图8-24位R-2R倒T形电阻网络DAC原理图2、工作原理电路中，由于运算放大器的N点为虚地，不论输入量D为何值，也就是不论电子开关掷向左边还是右边，各2R电阻的上端都相当于接地，所以从电阻网络的A、B、C点分别向右看的对地电阻都为2R。由此可知，在网络中的电流分配应如图中的标注，即由基准电源UREF

4、流出的总电流I，每经过一个2R电阻就被分流一半，这样流过4个2R电阻的电流分别是I/2、I/4、I/8、I/16。这几组电流是流向运算放大器，还是流入地，由输入数字量D所控制的电子开关S决定。故流向运算放大器的总电流是（8-1）已知UREF=IR，并令R=RF，则输出电压U0为显然，电路输出的模拟电压与输入的数字量成正比。实现了数字信号与模拟信号之间的转换。它的分辨率为UREF/2n，n为DAC的位数。3、DAC的主要技术指标（略）（8-2）8.1.2集成数模转换电路R-2R倒T形电阻网络DAC是

5、工作速度快、应用较多的一种，采用这一网络的DAC集成电路种类也较多，例如：DAC0832、AD7524、5G7520等。下面以常用的DAC0832为例，介绍集成数模转换电路。DAC0832内部结构、引脚排列分别如图8-3、8-4所示。图8-3DAC0832内部结构图图8-4DAC0832引脚图8.1.3集成数模转换器的应用图8-5所示为由DAC0832构成的锯齿波发生器。图中两片74LS163构成8位二进制计数器，其计数范围从0～15，计数值达到15后自动翻转，重新从0开始计数。它在本电路中对频率

6、为100KHz的脉冲进行计数，并将计数结果输出到DAC0832的数据输入端。这些数据经D/A转换后从DAC0832的11、12脚输出，LM358N将其输出的电流转换成电压，输出锯齿波电压信号。图8-5锯齿波发生器思考题（1）简述R-2R倒T形电阻网络的工作过程。（2）DAC0832如何进行数模转换？8.2模数转换知识点（1）逐次比较型数模转换器的工作原理。（2）ADC0809的工作原理及应用。技能点掌握利用ADC0809进行模数转换的典型电路。8.2.1模数转换器基本原理ADC按工作原理可分为双积

7、分型、逐次比较型和并联一次比较型ADC，按信号传输的形式可分为并行ADC和串行ADC两类。1、电路结构及工作原理逐次比较型ADC又称逐次逼近型ADC，它的工作原理类似于用天平和砝码称量物体的重量，先取一个较大的砝码看是否够重，不够再加，多了就减，直至天平平衡。其相应的结构框图如图8-6所示。图8-6逐次比较型ADC结构框图在转换开始之前，控制逻辑先把寄存器清零，将控制信号切换为高电平，然后开始比较。先将寄存器的最高位置1，使其输出100…000，经D/A转换器转换成相应的模拟电压Uc与输入电压Ux

8、进行比较，若Uc＞Ux则将最高位的1去掉，将次高位置1；若Uc＜Ux，则再将下一位置1。以此类推，直至到最低位为止。比较完成后，寄存器中存储的数码就是Ux经A/D转换所得的数字量。由此可以看到，n位逐次比较型ADC最多只需进行n次D/A转换、比较判断，就可以完成A/D转换，因此它的速度较快。2、ADC的主要技术指标（略）8.2.2集成模数转换电路ADC0809是一种常用的、与微机配合的A/D转换器。其内部结构、引脚排序图分别如图8-7、图8-8所示。它采用CMOS工艺，有28个引脚