最新第十一章-数-模和模-数转换(1)课件ppt.ppt

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1、第十一章-数-模和模-数转换(1)11.1概述一、用途及要求传感器放大器A/D转换微型计算机控制对象D/A转换温度时间！精度！速度电加热炉热电偶执行机构能将数字量转换为模拟量的装置称为数/模变换器(简称D/A转换器－DigitalAnalogConverter);能将模拟量转换为数字量的装置称为模/数变换器(简称A/D变换器－AnalogDigitalConverter)。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。优缺点：1.优点：简单2.缺点：电阻值相差大，难于保证精度，且大电阻不宜于集成在IC内部

2、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。11.2.2倒T形电阻网络DAC希望用较少类型的电阻，仍然能得到一系列权电流RRRR所以，无论Si处于何种位置，与Si相连的2R电阻均接“地”（地或虚地）。图中S0～S3为模拟开关，由输入数码Di控制，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。可算出，基准电流I=VREF/R，则流过各开关支路（从右到左）的电流分别为I/2、I/4、I/8、I/16。于是得总电流：11.2.3权电流型D/A转换器为

3、进一步提高D/A转换器的转换精度，可采用权电流型D/A转换器。DDD(LSB)(MSB)SSSS00112233R+Avoi¦²fI24I8I16IVREFD权电流型D/A转换器DAC0808的电路结构框图IO是求和电流的输出端。VREF+和VREF—接基准电流发生电路中运算放大器的反相输入端和同相输入端。COMP供外接补偿电容之用。VCC和VEE为正负电源输入端。DAC0808是8位权电流型D/A转换器，其中D0～D7是数字量输入端。用这类器件构成的D/A转换器时，需要外接运算放大器和产生基准电流用的电阻R1。当VREF=10V、R1=5kΩ、

4、Rf=5kΩ时，输出电压为：DAC0808D/A转换器输出与输入的关系（设VREF=10V）11.2.6具有双极性输出的DAC当输入数字量有±极性时，希望输出的模拟电压也对应为±。一、原理例：输入为3位二进制补码。最高位为符号位，正数为0，负数为1补码输入对应的十进制要求的输出D2D1D0011+3+3V010+2+2V001+1+1V00000V111-1-1V110-2-2V101-3-3V100-4-4V原码输入对应的输出偏移后的输出D2D1D0111+7V+3V110+6V+2V101+5V+1V100+4V0V011+3V-1V010+

5、2V-2V001+1V-3V0000V-4V补码输入对应的十进制要求的输出D2D1D0011+3+3V010+2+2V001+1+1V00000V111-1-1V110-2-2V101-3-3V100-4-4VD/A*将符号位反相后接至高位输入*将输出偏移使输入为100时，输出为01二、电路实现*将符号位反相后接至高位输入*将输出偏移使输入为100时，输出为011.2.7DAC的转换精度与速度一、转换精度分辨率（理论精度）——D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。用输入数字量的二进制数码位数给出输入数字量位数越多，分辨率越高。所以，在实

6、际应用中，常用字量的位数表示D/A转换器的分辨率。2.转换误差（实际精度）用最低有效位的倍数来表示有时也用绝对误差与输出电压满刻度的百分数来表示n位DAC,应能输出0-2n-1个不同的等级电压，区分出输入的00···0到11···1，2n-1个不同状态此外，也可用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压之比来表示分辨率，N位D/A转换器的分辨率可表示为1/（2n-1）。二、误差分析D111101…A/DA(电压或电流)？11.3A/D转换器11.3.1A/D转换的基本原理输入连续变化电压，输出为不连续的数字量二、量化和编码量化：将采样电压表示为最

7、小数量单位（Δ）的整数倍编码：将量化的结果用代码表示出来（二进制，二-十进制）量化误差：当采样电压不能被Δ整除时，将引入量化误差11.3.2抽样保持电路！加大输入电阻！减小输出电阻！Av=111.3.3并联比较型A/D转换器并联比较型量化输入→量化→编码1111101011000110100010002、特点*快，CLK触发信号到达到输出稳定建立只需几十纳秒*精度，受参考电压、分压网络等因素影响*有存储器，不需要S/H电路*电路规模，n位需要2n-1比较器，触发器11.3.4反馈比较型A/D转换器计数型基本原理：取一个“D”加到DAC上，得到模拟

8、输出电压，将该值与输入电压比较，如两者不等，则调整D的大小，到相等为止，则D为所求值！简单！慢2、逐次渐近型！电路不太复杂！较快1000