DA转换器和AD转换器课件.ppt

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1、第十一章D/A转换器和A/D转换器第一节D/A和A/D转换的概述第二节D/A转换器第三节A/D转换器小结一、模拟量、数字量以及二者的相互转换第一节D/A和A/D转换的概述连续变化的物理量称为模拟量，模拟量是可以连续取值的。有规律但不连续的变化量称为数字量，也叫离散量。数字量是不能连续取值的。连续变化的模拟量电压、电流或频率等电量被控对象传感器A/D转换数字信号处理后的数字信息数字系统电的模拟量D/A转换执行机构数字控制系统框图D/A转换的基本原理要将数字量D转换为模拟量A，需要一个模拟参考量R，使得A=DR若max{A}=R则0≤D≤1即数字量

2、D是一个不大于1的n进制数。自然，这里的D是二进制数：D=a12－1+a22－2+…+an2－n,ai∈(0,1)实际中通常用一个参考电压UREF作模拟参考量。第二节D/A转换器注意，A虽是模拟量，但并不能取任意值，而只能根据输入量D得到某些特定值。ADOLSBD/A转换特性第二节D/A转换器一、权电阻型D/A转换器第二节D/A转换器UREFuOSn-1Sn-2SiS1S01010101010Dn-1Dn-2DiD1D0iRf第二节D/A转换器右图所示的电路中，设n=4,UREF=－10V,R=100kΩ,Rf=8kΩ,输入二进制数码S3S2S

3、1S0为1011。试问运算放大器输出电压是多少？解：权电阻型D/A转换器中的解码网络所用的阻值范围很大,特别是当分辨率较高时,电阻值的范围会大得难以实现。UREFuOSn-1Sn-2SiS1S01010101010Dn-1Dn-2DiD1D0Rf二、R-2R网络型D/A转换器第二节D/A转换器虚地2R2RR对地电阻为2R2RR对地电阻为2R2R2R2R2RRRRRfUREFuOSn-1Sn-2SiS1S01010101010Dn-1Dn-2DiD1D0IREFIREF/2IREF/2i与权电阻网络相比，R-2R电阻网络中只有R、2R两种阻值，从

4、而克服了权电阻网络阻值多、阻值差别大的缺点。三、D/A转换器的主要技术参数分辨力：D/A转换器分辨最小模拟量的能力。分辨率：通常指D/A转换器的二进制位数。满量程：D/A转换器可输出模拟量的最大值。非线性误差：在满量程范围内偏离理想转换特性的最大值称为非线性误差。也就是最低有效位LSB所对应的模拟量，记作RLSB。显然位数越多，D/A转换器所能输出的最小模拟量值也越小，因而分辨力与分辨率是统一的。有时对二者不加区分。第二节D/A转换器转换精度：通常以满量程相对误差来说明D/A转换器的转换精度。建立时间：从输入数字信号稳定到输出模拟信号稳定所需要

5、的时间。(Δu)max为最大绝对误差。温度系数：在规定范围内，温度变化1℃时，增益、线性度、零点及偏移等参数的变化量分别称为增益温度系数、线性度温度系数、零点温度系数、偏移温度系数。建立时间决定了D/A转换器输出信号所能达到的最小重复周期。三、D/A转换器的主要技术参数第二节D/A转换器A/D转换的基本原理A/D转换的过程，是一个将模拟信号变换为数字信号的编码过程。若模拟参考量为R，则输出数字量D和输入模拟量A之间的关系为D≈A/RDA/D转换器AR（UREF）A/D转换A/D转换类似用天平测量质量质量天平仪mX质量天平仪mX质量天平仪mXmm

6、in数字D永远不能精确地表示被测物体质量mx，而只能以一个最小砝码mmin的精度去逼近。第三节A/D转换器mmin称为量化单位。无论mmin多小，总不能是无穷小，由mmin不能是无穷小而带来的误差称为量化误差。量化误差是不能消除的。但A/D转换得出的数字量可以提供较模拟量更多的有效数字，使得数据处理的总体精度大大提高。DAOLSB第三节A/D转换器第三节A/D转换器一、A/D转换器的关键部件——比较器A/D转换的过程就是用模拟量A与参考量R比较的过程，因此，电压比较器就成了A/D转换器中重要部件。比较器的输出为∞+DuXUREF01tf(t)O

7、模拟信号第三节A/D转换器二、取样—保持电路所谓取样就是将一个时间上连续变化的模拟量转换为时间上离散的模拟量。根据取样定理，每经过一定时间间隔TS取出信号的一个值，只要TS≤（fm为信号频带中的最高频率），这些取样值就可以无损失地表达原模拟信号。tf*(t)O76543211TS2TS取样信号3TS4TS5TS6TS7TS8TS第三节A/D转换器二、取样—保持电路由于对模拟量进行量化的过程需要一定的时间，所以为保证转换精度，在转换（即量化）时间内应使取样点的函数值保持不变。这种暂时保持由瞬时取样得到的模拟信号的电路，就是取样—保持电路。右图是一

8、种常用的取样—保持电路。uIS(t)∞+uOR2CTR1S(t)S(t)S(t)S(t)uO=-uC+-10tWS(t)TS-tW在取样脉冲S（t）持