数电第8章数模和模数转换课件.ppt

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1、第八章数模和模数转换第一节概述数模转换：将数字量(Digital)转换为模拟量(Analog)。简称D/A转换。模数转换：将模拟量(Analog)转换为数字量(Digital)。简称A/D转换。被控对象传感器A/D转换器计算机D/A转换器驱动电路1主要指标：转换精度；转换速度。D/A转换器权电阻网络D/A转换器倒T型电阻网络D/A转换器权电容网络D/A转换器权电流型D/A转换器开关树型D/A转换器A/D转换器直接转换型并联比较型反馈比较型间接转换型双积分型（V－T变换型）V—F变换型计数型逐次渐进型分类：2(1)了解D/A和A/D转换器在数字系统

2、中的作用及分类方法。(2)掌握D/A转换器的功能、类型，电路组成特点，电路性能特点，计算公式；(3)掌握A/D转换器的功能、类型、转换步骤、取样定理，电路组成特点，电路性能特点，转换时间，使用条件。(4)了解D/A和A/D转换器转换精度和转换速度，影响因素和相关概念。本章基本要求3一、权电阻网络D/A转换器第二节D/A转换器1.原理由四部分组成：权电阻网络；求和放大器；模拟开关；参考电源；权电阻网络求和放大器模拟开关任务：求出输出模拟电压与输入数字量d3d2d1d0间的关系。2.特点：1.电阻数量少，结构简单；2.电阻种类多，差别大，不易集成。L

3、eastSignificantBitMostSignificantBit输入数字量输入数字量4R2R二、倒T型电阻网络D/A转换器1.原理：电阻网络特点：模拟开关Si不论接何位置，都相当于接地。任意节点向左看的等效电阻皆为2R。56集成D/A转换器CB7520简介：（十位）电路特点：1.电阻种类少，便于集成；2.开关切换时，各点电位不变。因此，速度快。可外接反馈电阻R需外接运放模拟开关电路：R2RR7在权电阻网络D/A转换器和倒T型电阻网络D/A转换器中，若模拟开关不是理想开关，其导通电阻和导通压降将影响转换精度。权电流型D/A转换器可解决这一问

4、题。三、权电流型D/A转换器恒流源如图。但电阻REi的种类多。因此，经常用倒T型电阻网络的分流作用来实现。89双极型电路；8位数字量输入；外接求和放大器；外接电阻。若取VREF=10V、RR=RF=5KΩ则：输入数字量此时，输出模拟电压范围为：0~9.96V。权电流型集成数模转换器DAC0808简介参考四位时的公式：有：10带符号数以补码形式给出。输出为正、负极性的模拟电压。四、具有双极性输出的D/A转换器当输入数字量是带符号数时，就需要双极性输出的D/A转换器。当d2=1时，对应输出电压为4V。IB应等于I/2因此：三位DAC的输出取反11五、

5、D/A转换器的转换精度与转换速度（一）转换精度通常用分辨率和转换误差来描述。2.分辨率：输出模拟电压应能区分0~2n-1共2n个输入数字量。*电路所能分辨出的最小输出电压与最大输出电压之比表示方法：(1)用输入二进制数的位数表示；如8位。(2)用输出模拟电压的最小值与最大值的比值表示。该比值显然等于：1.最小输出电压ULSB：相邻两组代码转换出来的模拟量之差。12由于电路各部分都有误差，还要给出误差来表示实际能达到的转换精度。转换误差有时也称为线性误差。它表示实际的D/A转换特性和理想转换特性之间的最大偏差。转换误差的表示形式：（1）最低有效位的

6、倍数。如：1LSB。（2）输出电压满刻度FSR(FullScaleRange)的百分数。如：0.1％FSR。3.转换误差：一般指输入端加满刻度的数字量时，DAC输出电压的理论值与实际值之差，一般应低于0.5ULSB。13解：例：某控制系统中有一D/A转换器，如果气筒要求该D/A转换器的转换误差(相对误差)小于0.25%，试问应选择多少位的D/A转换器？143.转换误差分析D/A转换器的四个组成部分，均可引起转换误差。但具有不同的特点。(1)参考电源引起的误差称为比例系数误差。(2)运放零点漂移引起的误差称为漂移误差或平移误差。15(3)模拟开关的

7、导通内阻和导通压降以及电阻网络中电阻的偏差引起的误差称为非线性误差。非线性误差有时导致转换特性局部非单调性，从而引起系统不稳定。注意：运放和参考电源多为外接，电阻网络和模拟开关在集成DAC内部。16例：在10位倒T型电阻网络DAC中，VREF=-10V。为保证VREF偏离标准值所引起的误差小于1/2LSB，计算VREF相对稳定度应取多少？解：1.计算1/2LSB:当输入数字量D=1时，输出电压为LSB。故：2.计算当VREF变化量为时所引起的输出变化量的最大值:而：即：=0.05%这里VREF=10V,允许的参考电源变化量小于5mV1/2LSB=

8、输入数字量的最大值17（二）转换速度用完成一次转换所需的时间－－建立时间tset－－来衡量。建立时间：从输入信号变化开始到输出电压进入与