数字电子技术基础第五版 ADDA转换ppt课件.ppt

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1、第九章数/模（D/A）转换电路模/数（A/D）转换电路电子教研室制作2008.4随着大规模集成电路和计算机技术的飞速发展，数字技术渗透到各个技术领域，各种以数字技术为基础核心的装置和系统层出不穷，如数字仪表、数字控制、数字通信、数字电视等。但是自然界中大多数物理信号和需要处理的信息却以模拟信号的形式出现，如语音、温度、位移、压力等。所以，要想用数字技术对这些信号进行处理和加工，就必须首先把模拟信号转换成数字信号，这就是模数转换（ADC）；另一方面，在许多情况下为了显示直观或便于控制，必须将数字量转换成模拟量，这就是数模转换（D

2、AC）。9.1概述利用D/A转换、A/D转换的系统想一想：你身边有哪些电子产品内需要A/D转换器和D/A转换器？检测电路模拟电信号A/D转换数字电路或计算机系统D/A转换喇叭、显像管等声音、图像等利用D/A转换、A/D转换的系统模拟信号模拟信号数字信号数字信号数/模与模/数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。随着电子技术的发展，数/模与模/数转换器的应用领域越来越广，对数/模与模/数转换器的要求也越来越高，新型的数/模与模/数转换器也不断地涌现。模拟信号数字信号：A/D转换器(ADC－A

3、nalogDigitalConverter)数字信号模拟信号：D/A转换器(DAC－DigitalAnalogConverter)典型数字系统框图被控对象执行元件模拟传感器D/A转换器A/D转换器数字系统非电量模拟电量数字量数字量模拟电量控制操作(1)D/A功能:将数字量成正比地转换成模拟量D/An=4位8位10位12位16位n位数字量模拟量0~5V或0~10V9.2D/A转换器D/A转换器的转换特性，是指其输出模拟量和输入数字量之间的转换关系。图示是输入为3位二进制数时的D/A转换器的转换特性。理想的D/A转换器的转换特性

4、，应是输出模拟量与输入数字量成正比。即：输出模拟电压uo=Ku×D或输出模拟电流io=Ki×D。其中Ku或Ki为电压或电流转换比例系数，D为输入二进制数所代表的十进制数。D/A功能(续)4位数据:00000V11115V分辨率:5V/15=0.333V/每1个最低有效位8位数据:000000000V111111115V分辨率:5V/255=0.0196V/每1个最低有效位(2)D/A的组成由三部分电路组成电阻网络模拟电子开关求和运算放大器9.2.1权电阻D/A变换器这种变换器由“电子模拟开关”、“权电阻求和网络”、“运算

5、放大器”和“基准电源”等部分组成。电子模拟开关(S0-S3)由电子器件构成，其动作受二进制数D0-D3控制。当DK＝1时，则相应的开关SK接到位置1上，将基准电源UR经电阻Rk引起的电流接到运算放大器的虚地点（如图中S0、S1）；当Dk＝0时，开关Sk接到位置0，将相应电流直接接地而不进运放（如图中S2、S3）。T1T2SDa电子模拟开关的简化原理电路当D=1时，T2管饱和导通，T1管截止，则S与a点通；当D=0时，T1管饱和导通，T2管截止，则S被接地。前者相当于开关S接到“1”端，后者则相当于开关S接到“0”端。Uo=-U

6、RRFR（）D3D0D1D223202122＋＋＋根据反相比例运算公式可得：显然，输出模拟电压的大小直接与输入二进制数的大小成正比，从而实现了数字量到模拟量的转换。9.2.2倒T形解码网络D/A变换器(以4位为例)由于解码网络的电路结构和参数匹配，使得下图中D、C、B、A四点的电位逐位减半.和权电阻网络相比，T形解码网络中电阻的类型少，只有R、2R两种，电路构成比较方便。UD=URUC=UR/2UB=UR/4UA=UR/8即：因此，每个2R支路中的电流也逐位减半。I=I3+I2+I1+I0UR2R=D3UR16RD0UR8RD

7、1UR4RD2+++=UR16R(8D3+4D2+2D1+1D0)=URRF16R(8D3+4D2+2D1+1D0)uo-9.2.3权电流型DAC转换器（本小段内容自学为主，讲解从略）和权电阻网络相比，权电流DAC仅将VREF和电阻的组合变成了基准电流源的2的负整数次幂的组合，其它关系未发生任何变化，电路构成比较简单。9.2.7DAC的主要性能参数及选用方法指输入数字量的最低有效位（LSB）变化1个字所引起的输出电压变化值相对于满刻度值（最大输出电压）的百分比。有时也用输入数字量的有效位数（n）来表示分辨率。一、转换精度1、分

8、辨率分辨率的表示：分辨率用输入二进制数的有效位数表示。在分辨率为n位的D/A转换器中，输出电压能区分2n个不同的输入二进制代码状态，能给出2n个不同等级的输出模拟电压。分辨率也可以用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压的比值来表示。10位D/A转换器的分辨率为：2、转换误