数模和模数转换器.ppt

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1、第11章数模和模数转换器§11.1概述§11.2DA转换器§11.3AD转换器模拟量（温度）A/D转换器微处理器显示打印报警A/D转换器微处理器D/A转换器加热器模拟量（温度）测量控制§11.1概述设定温度权电阻网络D/A转换器倒T形电阻网络D/A转换器权电流型D/A转换器开关树型D/A转换器权电容网络D/A转换器具有双极性输出的D/A转换器§11.2D/A转换器—D/A转换器的分类D/A转换器功能:将数字量成正比地转换成模拟量。N位数字量模拟量D/A转换器一个n位二进制数可以表示为：Dn=dn-1dn-2….d0dn-1：最高位（MSB），其权为2n-1d0：最低位（LSB），其权为2

2、0…权电阻网络D/A转换器倒T型电阻网络D/A转换器CB7520（AD7520）的电路原理图权电流型D/A转换器利用倒T型电阻网络的权电流型D/A转换器DAC0808的典型应用VREF已知VREF=10V，RR=5kΩ，RF=5kΩ试写出输出电压的表达式开关树型D/A转换器对负载要求？对开关要求？权电容网络D/A转换器转换开始前令SD，S0—S3接地，电容放电断开SD假设d3d2d1d0=1000输出电压精度只与各电容器电容量的比例有关，而与电容量的绝对值无关。输出电压的稳态值不受开关电阻及参考电压源内阻的影响，降低了对开关电路及参考电压源的要求。稳态下权电容网络不消耗功率。权电容网络D

3、/A转换器具有双极性输出的DA转换器目的：能够把以补码形式输入的正、负数分别转换成正、负极性的模拟电压补码输入对应的十进制数要求的输出电压d2d1d0011+3+3V010+2+2V001+1+1V00000V111-1-1V110-2-2V101-3-3V100-4-4V原码输入无偏移时的输出偏移－4V后的输出d2d1d0111+7V+3V110+6V+2V101+5V+1V100+4V0V011+3V-1V010+2V-2V001+1V-3V0000V-4V具有双极性输出电压的D/A转换器DA转换器的转换精度和转换速度能够分辨出来的最小输出电压和最大输出电压之比。也可以用输入二进制数

4、码的位数表示。转换精度：通常由分辨率和转换误差来描述。分辨率：表示DA转换器在理论上能达到的精度。分辨率的表示方法：转换误差：描述DA转换器实际能达到的精度转换误差产生的原因：参考电压的波动。运算放大器的零点漂移。模拟开关的导通电阻和导通压降，电阻网络中电阻阻值的偏差以及三极管的特性的不一致等。比例系数误差：由参考电压误差产生漂移误差：由运放零点漂移产生非线性误差：模拟开关的导通电阻和压降不同造成DA转换器的转换速度建立时间：从输入的数字量开始突变开始，直到输出电压进入与稳态相差±0.5LSB范围以内的这段时间。如何进行A/D转换？时间上幅度上离散的数字量时间上幅度上连续的模拟量11.3

5、A/D转换器vsvittA/D转换一般包括采样、保持、量化、编码四个步骤。A/D转换的一般步骤采样保持：完成对模拟信号时间上的离散化。量化：将采保电路得到的模拟信号转换为相应的数字信号。编码：将数字信号按照一定的编码形式输出。一.采样：采样定理为了能正确无误地用取样信号表示模拟信号，取样信号必须有足够高的频率。可以证明，为了保证能从取样信号将原来的被取样信号恢复，必须满足为输入模拟信号的最高频率分量的频率其中vivs采样－保持电路:基本形式信号保持精度取样速度输入阻抗改进的采样保持电路—LF198D1和D2两个二极管起到什么作用？二.量化和编码数字信号不仅仅在时间上是离散的，而且在幅度上

6、也是离散的，任何一个数字量的大小只能是某个最小数量单位的整数倍。将一个取样信号转换为一个最小数量单位的整数倍这样的过程，称为量化。这个最小数量单位叫量化单位，用∆表示，数字信号的最低有效位（LSB）的1所代表的数量大小就为∆。连续的模拟信号和离散的数字信号之间的误差称为量化误差。划分量化电平的两种方法要求：将0～1V的模拟电压信号转换成3位二进制代码∆=1/8V∆=2/15VA/D转换器的分类电压比较器寄存器代码转换器§9.3.3直接A/D转换器–––并行比较型例：若Vi处于(3/15～5/15)VREF之间110000011101000010逻辑状态关系表寄存器状态(0～1/15)VR

7、EFQ7d2d0d1编码器输出输入电压Vi00000000000000001111000001111111111111111111111111111111110000000000000000000111(1/15～3/15)VREF(3/15～5/15)VREF(7/15～9/15)VREF(9/15～11/15)VREF(11/15～13/15)VREF(13/15～1)VREFQ6Q5Q4Q3Q2Q1(5/15～7/15)VRE