模拟量与数字量转换.ppt

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1、第8章模拟量与数字量转换将数字量转换为模拟量的装置称为数/模变换器(简称D/A转换器、DAC);将模拟量转换为数字量的装置称为模/数变换器(简称A/D转换器、ADC)。它们是重要的接口器件。一、DAC的结构、工作原理++-AuoS2S3S1S0RR/2R/4R/8R3R2R1R0RFD3D2D1D00011UR5kR=80k1、权电阻D/A变换器第1节D/A转换器++-AuoS2S3S1S0RR/2R/4R/8R3R2R1R0RFD3D2D1D00011UR5kR=80kUo=-URRFR（）D3D0D1D223202122＋＋＋根据反相比例运算公式可得：输出模拟电压的大

2、小直接与输入二进制数的大小成正比，实现了数字量到模拟量的转换。I0I1I2、R-2RT形电阻网络DAC++-AuoS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0RFD3D2D1D00011UR2RRRRI3I2I1I0IABCD++-AuoS2S32R2RR3R2RF00URRI3I2CD2RUD=URUc=UR/2UB=UR/4UA=UR/8即：每个2R支路中的电流也逐位减半。++-AuoS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0RFD3D2D1D00011UR2RRRRI3I2I1I0IABCDI=I3+I2+I1+I0UR2R=D3UR16RD0UR8RD1

3、UR4RD2+++=UR16R(8D3+4D2+2D1+1D0)=URRF16R(8D3+4D2+2D1+1D0)uo-++-AuoS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0RFD3D2D1D00011UR2RRRRI3I2I1I0IABCDDAC0832管脚分布图CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCURRfbDGNDLCEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120二、集成DACDAC0832简化电路框图八位寄存器(1)输入八位寄存器(2)输入八位变换器－＋＋URRfbIout1Iout2AG

4、NDVCCuoDGND&ILECSWR1WR2XFERA/DD7D0......11（1）分辨率指分辨最小电压的能力。常用最小输出电压和最大输出电压之比。即1/（2n-1），有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。（2）转换精度指最大静态转换误差，一般是小于最低有效位为1时的输出电压的1/2。常用用相对值表示（1/2）/（2n-1）1/2n+1。（3）输出电压(电流)的建立时间输入数字量为全0到全1，输出电压达到稳定值所需要的时间。超高速（<100nS);较高速(100nS~1S)；高速(1~10S)；中速(10~100S）；低速（100S）。三、DAC的主

5、要性能指标第2节A/D转换器A/D转换器的任务是将模拟量转换成数字量,它是模拟信号和数字仪器的接口。一、ADC的工作过程1、采样、保持采样：将模拟量在时间上离散化。保持：采样值稳定维持一段时间，以完成量化。香农采样定理：2、量化、编码量化：将采样值在数值上离散化。将采样后的电压值表示为最小数量单位Δ的整数倍。最小数量单位Δ：数字量为1时，对应的模拟量。量化方法：取整、四舍五入量化误差：Δ、1/2Δ编码：将量化后的值二进制代码表示。1、并联比较型-++-++-++-++-++-++-++uiUsRRRRRRRRD2D1D0数字输出AGFECDB编码器7Us/86Us/85U

6、s/84Us/83Us/82Us/8Us/8优点是转换速度快，缺点是所需比较器数目多，位数越多矛盾越突出。二、ADC的工作原理比较器输入Us>ui>7Us/87Us/8>ui>6Us/86Us/8>ui>5Us/85Us/8>ui>4Us/84Us/8>ui>3Us/83Us/8>ui>2Us/82Us/8>ui>1Us/81Us/8>ui>0ABCDEFGD2D0D1编码器输出输入电压ui11111111111111110000111110000000000000000000000000000000001111111111111111111000逻辑状态关系表2、逐次逼

7、近式ADC工作原理可用天平秤重过程作比喻来说明。若有四个砝码共重15克，每个重量分别为8、4、2、1克。设待秤重量Wx=13.4克，可以用下表步骤来秤量：砝码重第一次第二次第三次第四次加4克加2克加1克8克砝码总重<待测重量Wx，故保留砝码总重仍<待测重量Wx，故保留砝码总重>待测重量Wx，故撤除砝码总重＝待测重量Wx，故保留暂时结果8克12克12克13克结论数模转换器逐次逼近比较器控制电路顺序脉冲发生器数字量输出时钟脉冲电压比较器Muoui原理框图QARASAQBRBSBQCRCSC&&&3位数模转换器&&&Q1Q2Q3