数模与模数转换器课件.ppt

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1、12.1引言第12章数模与模数转换器一般测控系统框图模拟电路模拟电路数字电路接口电路接口电路将模拟量转换为数字量的装置称为A/D转换器(ADC)将数字量转换为模拟量的装置称为D/A转换器(DAC)12.2数模与模数转换器的基本概念(1)模数与数模转换器的基本概念(2)倒T型电阻解码网络DAC的结构和工作原理；集成DAC——AD7524的典型应用电路(3)模数转换器的种类、结构、原理(4)模数与数模转换器的性能指标(5)模拟多路开关的原理与常用集成产品(6)简单的多路数据采集系统本章主要内容D/A转换器是利用电阻网

2、络和模拟开关将多位二进制数转换为与之成比例的模拟量的一种转换电路。12.3D/A转换器输入：n位二进制数对应十进制数输出：与之成比例的模拟量权电阻网络D/A转换器12.3.1倒T型电阻解码网络的D/A转换器当VREF=10V，n=4时D/A转换器输入输出示例数字量及模拟电压对应表其它结构形式的D/A转换器：开关树型D/A转换器权电容网络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

3、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/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-1

4、V010+2V-2V001+1V-3V0000V-4V具有双极性输出电压的D/A转换器12.3.2集成D/A转换器AD7524AD7524是美国模拟器件公司(AnalogDevice)生产的基于倒T型电阻网络结构的CMOS低功耗8位D/A转换器。内部结构封装管脚内部结构封装管脚AD7524典型实用电路12.3.3D/A转换器的转换精度与转换速率分辨率：表示DA转换器在理论上能达到的精度。1.D/A转换器的转换精度用输入二进制数码的位数来表示。输入数字量的位数越多，输出电压可分离的等级越多，其分辨能力也越高。用D/

5、A转换器所能分辨的最小输出电压ULSB与最大输出电压Um之比来表示。例如：某10位D/A转换器的分辨率为转换误差：用以说明DA转换器实际上能达到的转换精度。表示实际的DA转换特性和理想转换特性之间的最大偏差。用输出电压满度值的百分数表示。用最小输出电压ULSB的倍数表示。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2

6、.D/A转换器的转换速度转换速率SR：输入数字量的各位由全0变为全1，或由全1变为0时，输出电压uo的最大变化率。建立时间tset：它是在输入数字量各位由全0变为全1，或由全1变为全0，输出电压完全进入与稳态值相差内所需要的时间。12.3.4由计数器驱动D/A转换器的Multisim仿真字发生器(XWG1)被设置为16进制加法计数器，对内部时钟的上升沿计数。D/A转换器的输出由虚拟示波器XSC1测量并显示。仿真电路仿真波形12.4A/D转换器如何进行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vs

7、vittA/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。12.4.1A/D转换的基本原理采样：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—LF198讨论

8、：D1和D2两个二极管起到什么作用？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