数电第十一章描述ppt课件.ppt

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1、1第十一章数-模和模-数转换§11-1概述§11-2D/A转换器§11-3A/D转换器1为了能够使用数字电路处理模拟信号，必须把模拟信号转换成相应的数字信号，才能送入数字系统（计算机）进行处理。还经常需要把处理后的数字信号再转换成模拟信号，作为最后的输出。11.1概述2D/A转换器：A/D转换器：DigitalAnalog转换精度转换速度从模拟信号到数字信号的转换，称为模–数转换。从数字信号到模拟信号的转换，称为数–模转换。主要指标3一、用途及要求传感器放大器A/D转换微型计算机控制对象D/A转换温度时间！精度！速度

2、电加热炉热电偶执行机构4二、分类511.2D/A转换器D111101…D/AA(电压或电流)？6各支路电流为:11.2.1权电阻网络D/A转换器下页返回上页权电阻网络D/A转换器电路结构和工作原理7取RF=R/2，整理得:对n位权电阻网络D/A转换器取RF=R/2，得下页返回上页8优点：结构比较简单，所用的电阻元件很少。缺点：各个电阻的阻值相差较大，难于保证精度，且大电阻不宜于集成在IC内部。下页返回上页权电阻网络D/A转换器911.2.2倒T形电阻网络DAC希望用较少类型的电阻，仍然能得到一系列权电流。10RRRR

3、111213当VRFF=-8时得：原码输入对应的输出VoD2D1D0111+7V110+6V101+5V100+4V011+3V010+2V001+1V0000V当VRFF=-10呢？14152.转换误差（实际精度）用最低有效位LSB的倍数来表示，例如1/2LSB。有时也用输出电压满刻度FSR的百分数来表示输出电压误差绝对误差值的大小。一、转换精度1.分辨率（理论精度）用输入数字量的二进制数码的位数n给出。n位分辨率的DAC,应能输出0~2n-1全部2n个不同的等级电压，能区分出输入代码从00···0到11···1全

4、部2n个不同的状态。用D/A转换器能够分辨出的最小电压与最大电压之比给出。n位DAC的分辨率可表示为1/2n-111.2.7DAC的转换精度与转换速度DAC转换特性曲线16二、转换速度通常用建立时间tset来定量描述D/A转换器的转换速度。tsetvoto稳态值返回下页上页建立时间tset的文字定义：见书52417D111101…A/DA(电压或电流)？11.3A/D转换器输入连续变化电压，输出为不连续的数字量。18一、取样定理11.3.1A/D转换的基本原理对输入模拟信号的取样模拟信号取样结果取样信号必须有足够高的

5、频率取样频率vI最高频率19还原取样信号所用滤波器的频率特性满足取样定理条件下，可用低通滤波器将取样信号还原为输入模拟信号。下页返回上页20二、量化和编码1.量化：进行A/D转换时，将采样电压表示为最小数量单位（Δ）的整数倍。数字信号最低有效位LSB的1所代表的数量大小就等于Δ。2.编码：将量化的结果用代码表示出来（二进制，二-十进制），这些代码是A/D转换的结果。3.量化误差：当采样电压不能被Δ整除时，将引入量化误差。21△=1/8V最大量化误差为1△=1/8V△=2/15V最大量化误差为1/2△=1/15V要将0

6、-1V的模拟电压转换成3位二进制代码：方法一△=1/8V方法二△=2/15V2211.3.2取样-保持电路！加大输入电阻！减小输出电阻！Av=1232411.3.3并联比较型A/D转换器并联比较型量化25输入→量化→编码11111010110001101000100026特点：1、快，CLK触发信号到达到输出稳定建立只需几十纳秒。2、精度，受参考电压、分压网络等因素影响。3、有存储器，不需要S/H电路。4、电路规模，n位需要2n-1个比较器和触发器。2711.3.4反馈比较型A/D转换器下页返回上页1.计数型A/D转

7、换器转换开始前先用复位信号将计数器置零，而且转换信号应停留在vL=0的状态。并行数字输出计数器输出寄存器28下页返回上页当vL变为高电平时开始转换，计数器开始计数，vO不断增加。当增至vO=vI时，vB=0将门封锁，计数器停止计数，这时计数器中所存的数字就是所求的输出数字信号。并行数字输出计数器输出寄存器这种方案的明显缺点是转换时间太长。=1！简单！慢292.逐次渐近型A/D转换器并行数字输出下页返回上页转换开始前先将寄存器清零，所以加给D/A转换器的数字量也全是0。30并行数字输出下页返回上页转换控制信号vL变为高

8、电平时开始转换，时钟信号首先将寄存器的最高位置成1，使寄存器的输出为100…00。这个数字量被D/A转换器转换成相应的模拟电压vO，并送到比较器与输入信号vI进行比较。31逐次渐近型！电路不太复杂！较快32100003位：5个CLKN位:(n+2)个CLK3311.3.5双积分型A/D转换器双积分型（V-T变换型）先将V转换成与之成正比的时间宽