章 模拟量和数字量的转换.ppt

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1、第23章模拟量和数字量的转换23.1D/A转换器23.2A/D转换器第23章模拟量和数字量的转换本章要求1.了解D/A、A/D转换的基本概念和转换原理;2.了解D/A、A/D转换常用芯片的使用方法。模数与数模转换器是计算机与外部设备的重要接口,也是数字测量和数字控制系统的重要部件。将模拟量转换为数字量的装置称为模数转换器(简称A/D转换器或ADC)；传感器模拟控制模拟信号数字计算机数字控制数字信号ADCDAC将数字量转换为模拟量的装置称为数模转换器(简称D/A转换器或DAC)23.1D/A转换器数–模转换（D/A转换器）的基本思想：由于构成数字代码的每

2、一位都有一定的“权”，因此为了将数字量转换成模拟量，就必须将每一位代码按其“权”转换成相应的模拟量，然后再将代表各位的模拟量相加即可得到与该数字量成正比的模拟量，这就是构成D/A转换器的基本思想。23.1.1倒T型电阻网络DA转换器分析输入数字量和输出模拟电压uo之间的关系转换原理倒T型解码网络UO2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR.UC=UR/2UB=UR/4UA=UR/8UD=UR即：由于解码网络的电路结构和参数匹配，则图中各点(D、C、B、A)电位逐位减

3、半。UO2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR因此，每个2R支路中的电流也逐位减半。即：UO2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IRUO2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR23.1.2D/A转换器的主要技术指标指最小输出电压和最大输出电压之比。1.分辨率2.线性度通常用非线性误

4、差的大小表示D/A转换器的线性度。把偏离理想的输入－输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分数定义为非线性误差。3.输出电压(电流)的建立时间例:十位D/A转换器的分辨率为从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值所需时间有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。通常D/A转换器的建立时间不大于1S23.2A/D转换器模–数(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。根据其性能不同，类型也比较多。下面介绍逐次逼近式A/D转换电路的原理和一种常用的集成电路组件。最后举例说明其应用。顺序脉冲发生器逐次逼近寄存器DAC电压比较器输出数

5、字量输入电压UiUA逐次逼近型模—数转换器原理框图23.2.1逐次逼近式A/D转换器其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克，可以用下表步骤来秤量：28g+4g38g+4g+2g48g+4g+1g18g8g<13g，12g<13g，14g>13g，13g＝13g，8g12g12g13g暂时结果砝码重比较判断顺序保留保留撤去保留QF3SRRF2SQRF1SQRF0SQ&d3&d2&d1&d0读出“与门”&&&&≥1≥1≥1d3d0E读出控制端UiUA－＋∞△＋电压比较器逐次逼近寄存器控

6、制逻辑门时钟脉冲五位顺序脉冲发生器四位逐次逼近型模-数转换器的原理电路四位D/A转换器CQ4Q3Q2Q1Q0d2d11.转换原理放哪一个砝码砝码是否保存(待转换的模拟电压)顺序脉冲发生器UI－＋＋数码寄存器D/A转换器uO控制逻辑时钟清0、置数清0、置数CP(移位命令)“1”状态是否保留控制端UA试探电压2.转换过程23411000UAUI5VUAUI“1”留否d3d2d1d0UA(V)顺序比较判断110010101011例：UR=8V，UI=5.52VD/A转换器输出UA为正值转换数字量10114+1+0.5=

7、5.5V转换误差为–0.02V例：UR=8V，UI=5.52V若输出为8位数字量转换数字量101100014+1+0.5+0.03125=5.53125V转换误差为+0.01125V位数越多误差越小逐次逼近转换过程示意图t0t1t310001100101010001011t2UA>UIUA

8、换值和理想特性之间的最大偏差。4.其它