模拟信号和数字信号的转换

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1、第九章模拟量和数字量的转换第一节数模转换器第二节模数转换器模数与数模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。将模拟量转换为数字量的装置称为模数转换器(简称A/D转换器或ADC)；传感器模拟控制模拟信号数字计算机数字控制数字信号ADCDAC将数字量转换为模拟量的装置称为数模转换器(简称D/A转换器或DAC)第九章模拟量和数字量的转换第一节数模转换器一、R-2R梯形电阻网络D/A转换器由AA、BB、CC、DD各点向右看的等效电阻都为R1、R-2R梯形电阻网络电流:uo2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-

2、ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR当二进制代码为1时，开关合到运算放大器输入一侧，该支路电流成为运放输入电流的一部分；当二进制代码为0时，开关合到接地的一侧。2、R-2R梯形电阻网络D/A转换电路uo2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR例1:已知R-2R梯形网络D∕A转换器中R=RF=20kΩUR=10V，试分别求出4位和8位D∕A转换器的输出最小电压、最大电压。解：4位D∕A转换器d3～d0＝0001时输出最小电压U0min；d3～d0＝11

3、11时输出最大电压U0max。同理8位D∕A转换器在UR和RF相同条件下，D∕A转换器位数越多，输出最小电压越小，输出最大电压越大。二、D/A转换器的主要参数指最小输出电压和最大输出电压之比。1.分辨率2.转换误差（转换精度）3.输出电压(电流)的建立时间例:十位D/A转换器的分辨率为有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。转换误差是指输出模拟电压的实际值与理论值之差，即最大静态转换误差。转换误差常用输出满刻度FSR的百分数表示，也有用最低有效位的倍数来表示。输入由全0变为全1或由全1变为全0起，到输出稳定电压(电流)所需的时间。1.无锁存无放大器三、集成D/A转换器

4、按其组成结构(即功能模块)，集成D∕A转换器可分为以下三种类型：完整的集成D∕A转换器包括4个功能模块：输入数据寄存器、D∕A转换网络、模拟输出放大器及参考电压源。早期的产品只包含D/A转换网络，如AD7520，其电路和图9-2相似，但运算放大器是外接的。2.有锁存无放大器具有数字输入寄存器，使用时需外接运算放大器。如：DAC0832DAC0832简化电路框图八位寄存器输入八位寄存器DAC八位转换器UREFRFIout1Iout2AGNDUCCDGND&ILECSWR1WR2XFERD/AD7D0......11≥≥DAC0832结构图片选信号，低电平有效写入控制，低电

5、平有效模拟地端D0~D7数字量输入参考电压输入端DAC0832管脚分布图CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120数字地端反馈电阻外接端CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120DAC0832管脚分布图输入锁存允许信号，高电平有效芯片工作电压输入端写入控制端低电平有效，与配合使用XFERCSWR1WR2

6、AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120DAC0832管脚分布图电流输出端单极性输出时。Iout2接模拟地传送控制端低电平有效，与WR2配合使用CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120DAC0832管脚分布图DAC0832工作方式(1)直通方式(2)单缓冲方式(3)双缓冲器型方式例如DAC82：是CMOS型有锁存有

7、放大的8位D/A转换器。3.有锁存有放大型近期生产的D/A转换器，包含了输入数据寄存器、D∕A转换网络、模拟输出放大器及参考电压源4部分功能电路，可实现模拟电压的单极性或双极性输出。第二节模数转换器模数(A/D)转换器是将模拟量转换成数字量间接A/D转换器：工作速度较低，但转换精度较高，抗干扰能力强，在测量仪表中得到广泛应用。分为直接A/D转换器和间接A/D转换器两大类直接A/D转换器:工作速度高、转换精度容易保证。如逐次逼近型、并行比较型、计数型A/D转换器等如单积分型A/D转换器、双积分型A/D转换器等一、逐次逼近型A/D转换器其工作