数模与模数转换

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1、第23章模拟量和数字量的转换在现代控制、通信及检测领域中，为提高系统的性能指标，对信号的处理广泛使用了数字计算机技术。由于需要处理的信号往往是一些模拟量（由实际的对象转化而来，如温度、压力、位移、图像等），要使用计算机或数字仪表能识别和处理这些信号，必须要先把模拟信号转化为数字信号；而经过分析、处理后的数字输出量也往往需要转化为对实际对象的控制信号，即转化为执行机构可以接受的模拟信号。这样能够将模拟信号转换为数字信号的电路为“模数转换器（A/D）”，而能够将数字信号转化为模拟信号的电路为“数模转换器（D/A）

2、”因此，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为确保系统处理结果的精确，要求数/模与模/数转换器具有足够的转换精度；要实现实时控制又要求数/模与模/数转换器有较快的转换速度，因此转换精度和转换速度是数/模与模/数转换器的重要指标23.1数模转换技术构成数字量代码的每一位都有一定的“权”，因此将每一位代码按其“权”转换成相应的模拟量，然后再将代表各位的模拟量相加即可得到与该数字量成正比的模拟量，这就是构成D/A转换器的基本思想23.1.1电路的组成介绍最常用数模转

3、换电路——倒T型电阻网络D/A低位高位当D为“1”时，S接到URS—电子开关当D为“0”时，S接到地S1S0S2S32R2R2R2R2R++-AuoRFD0D1D2D300UR（基准电压）2RRRR011倒T型电阻网络D/A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被接地电子开关电路T1T2SDa1当D3D2D1D0=0001时1.求VAUR（基准电压）2R2R2R2R2RAURRRR(b)求VA电路S1S0S2S32R2R2R2R2RAD0D1D2D30

4、0RRR001(a)求开路电压VA，将网络划分为00’、11’、22’、33’几个部分，先求得00’部分的开路电压求解VA划分电路2R2R2R2R2RAURRRR00’11’22’33’2R2RUR00’U00’(a)(b)再求得00’部分的等效电阻为R，得到00’部分的等效电路如图23-1，再与11’电路组合得到电路如图23-2R00’U00’图23-100’部分等效电路2RR11’U11’R图23-211’部分等效电路求11’部分的等效电阻为R，开路电压为同样的方法求得个部分电路开路电压同样方法计算得出：

5、这4个开路电压分别是对应电路数字位的权，对应关系见表23-1D3D2D1D0开路电压0001001001001000表23-1数字位的权与开路电压对应关系应用叠加原理将表23-1中的四个电压分量叠加，得开路电压VA的公式。VA=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在倒T型电阻网络D/A电路中，根据反相比例运算公式可得：2.转换原理如取RF=3R对n位二进制数的转换，则例1将数字量1001转化为模拟量，参考电压为5V，求运放输出电压uo解：因为所以23.1.2D

6、/A转换器的技术指标1.分辨率分辨率用于表征D/A转换器对微小量变化敏感程度输入数字量位数越多输出电压可分离的等级越多，分辨率越高n位D/A转换器的分辨率可以表示为2.精度D/A转换器实际输出与理想输出之间的误差3.线性度线性度误差是D/A转换器实际输出与理想输出直线之间的误差4.建立时间D/A转换器完成一次转换所需要的时间23.1.3D/A转换器—DAC0808DAC0808是常用的D/A转换器，它的电路符号如图。它的分辨率是8位，建立时间为150ns。该芯片可以与TTL和CMOS电路直接相连DAC0808

7、符号A1DAC0808+UCC-UEEA2A3A4A5A6A8A7数字输入+VR-VRGNDIO(模拟输出)补偿端AD7520是10位D/A转换器，内部倒T型网络，运放外接23.1.4D/A转换器—AD7520DAC0808的电源+UCC的范围+4.5V~+5.5V、-UEE的范围-4.5V~-16.5V+-+IO1GNDD1D2D3D4D6D7D8D9UDDD512345678IO2D0URRF161514131291110AD7520的管脚和外接电路23.2模数转换技术23.2.1并行模数转换器A/D转换

8、器根据其性能不同，类型也比较多下面介绍两种A/D转换电路的原理和一种常用的集成电路组件，最后举例说明其应用并行A/D转换器的优点是转换速度快，缺点是所需比较器数目多，电路结构见图23-3电路内部由三部分组成:分压器、比较器和编码器4E/85E/86E/87E/8++-uiERRRRRRRRAGFECDB3E/82E/8E/8模拟输入D2D1D0数字输出编码器++-++-++-++-++-++-分压器