数模、模数转换电路.ppt

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1、概述一、数/模和模/数器是模拟、数字系统间的桥梁模/数（A/D）转换:AnalogtoDigitalConverter（ADC）数/模（D/A）转换:DigitaltoAnalogConverter（DAC）数字计算机模拟系统A/DD/A二进制二进制线性线性存储分析控制物理生物化学测温电路是把温度的变化转化为微弱的电压信号。该电压信号经放大、滤波，送入模数转换电路，经A/D转换器把电压信号转换为与温度变化相应的数字编码信号。然后，微处理机系统根据水温控制模型进行计算，得到相应的控制输出数字信号。该数字信号可控制电力电子电路的电流大小，从而调整水温高低。加

2、热炉温度检测信号处理采样-保持功率控制D/A转换计算机控制A/D转换二、常见数模、模数转换器应用系统举例压力传感器温度传感器流量传感器四路模拟开关数字控制计算机DAC……模拟控制器模拟控制器液位传感器DAC…DAC…模拟控制器模拟控制器生产控制对象DACADC物理量二进制信号模拟信号三、A/D、D/A转换器的精度和速度精度保证转换的准确性速度保证适时控制一、D/A转换器的基本原理对于有权码，先将每位代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现数字/模拟转换。7.1D/A转换器（DAC）DuO/V76543210

3、01010011100101110111可利用运算放大器实现运算二、D/A转换的电路组成RRR2R2R2R2RUREFS0S1S2d0d0d1d2d1d2电子开关uO与Si相连的2R电阻均接“地”（地或虚地）。当di=1时，Si接运算放大器反相输入端（虚地），电流Ii流入求和电路；当di=0时，Si将电阻2R接地。求和运放电阻网络二、D/A转换的电路组成RRR2R2R2R2RUREFS0S1S2d0d0d1d2d1d2电子开关电阻网络求和运放当d2d1d0=100,II/2I/4I/8I/2I=UREF/RuO三、工作原理当d2d1d0=111,IRR

4、R2R2R2R2RUREFuOI/2I/4I/8表达的一般形式三、输入为n位二进制数时的表达式当D=dn-1dn-2…d1d0Ku—转换比例系数输出电压：7.1.2DAC的转换精度、速度和主要参数一、转换精度指D/A转换器模拟输出产生的最小电压变化量与满刻度输出电压之比，也可用输入的位数表示。为实际输出模拟电压与理想输出模拟电压间的最大误差。ULSBUFSR=12n–1分辨率=LSB—LeastSignificantBit(二)转换误差可用占输出电压满刻度值的百分数表示或可用最低有效位（LSB）的倍数表示。如:½（LSB）=输入为00…01时输出模拟电压

5、的一半。(一)分辨率（Resolution）FSR—FullScaleRange二、转换速度（2）转换速率（SR）——在大信号工作状态下模拟电压的变化率。（1）建立时间（tset）——当输入的数字量发生变化时，输出电压变化到相应稳定电压值所需时间。最短可达0.1μS。三、主要参数D/A转换器5G7520的主要参数参数名称单位参数值分辨率位10非线性度转换时间UREF全量程的%≤0.05%ns≤500VV电源电压–25+25535功耗mW20温度系数FSR10–6/ºC四、集成DAC芯片举例1.5G7520的电路结构UREFIO1IO2d45G752

6、012345678161514131211109VDDd3d2d1d0d5d6d7d8d9RfGNDuORIO1参考电压源，可正可负。2.应用电路单极性输出uOUREFIO1IO25G7520223416151413VDDd0d9Rf1–VEERRW1RW2RW3输入从00000000001111111111变化时，uO从0（1023/1024）UREF输出与输入的关系数码输入模拟输出d9d8d7d6d5d4d3d2d1d0uO11111111111111111110…00000000010000000000–（1023/1024）UREF–（1

7、022/1024）UREF…–（1/1024）UREF0UREF>0，uO<03.分辨率单极性输出：分辨率分辨率=5G7520为10位D/A转换器，分辨率=当UREF=10V时，最小输出电压uO=9.76mV双极性输出：对于5G7520分辨率=当UREF=10V时，最小输出电压uO=19.6mV7.2A/D转换器（ADC）7.2.1A/D转换的一般步骤和取样定理一、模拟量到数字量的转换过程uI(t)CADC的量化编码电路dn-1d1d0…uI(t)S模拟量数字量量化编码取样：把时间连续变化的信号变换为时间离散的信号。保持：保持取样信号,使有充分时间将其

8、变为数字信号。取样保持（S/H—Sample/Hold）二、取样定理当满足fs≥