数模转换与模数转换.ppt

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1、主讲：张学军数模转换与模数转换的应用电工电子实验教学中心二〇〇七年五月三十一日目录一、概述二、DAC三、ADC四、常用DAC五、综合实验设计1.概念及其应用2.主要技术指标（1）精度：用分辨率、转换误差表示（2）速度：用转换时间、转换速率表示模拟控制被测被控对象传感器A/D计算机D/A图1典型的数字控制系统框图一、概述二、DAC1.DAC的基本原理数码寄存器模拟开关译码网络求和放大器DuA参考电源UREF图2DAC方框图图3D和uA的关系图1111111011011100101110101001000100100

2、0110100010101110110246-6-4-2DuA（1）构成（2）工作原理电阻网络、双向电子模拟开关、求和放大器、数码寄存器、参考电源通常取Rf=R，则：2.倒T型R-2R电阻网络DAC图4倒T型R-2R电阻网络D/A转换电路满量程电压值：3.DAC的主要参数（1）分辨率LSB：LeastSignificantBita.用输出的电压（电流）值表示输入变化1LSB时，输出端产生的电压变化。MSB：MostSignificantBitb.用百分比表示c.用位数n表示(2)转换误差a.绝对误差：实际值与理想

3、值之间的差值。b.相对误差：绝对误差与满量程的比值。从输入的数字量发生突变开始，直到输出电压进入与稳态值相差±½LSB范围以内的这段时间。(3)建立时间tsettset±½LSBuOt三、ADC1.模数转换的一般过程（1）采样和保持（2）量化与编码量化电平（离散电平）：都是某个最小单位（量化单位△）的整数倍的电平。①舍尾方法②四舍五入方法Otu1(t)(a)模拟输入信号Ot(b′)采样信号Ot(b)采样输出信号图5模拟信号的采样保持OtuO(t)（c）采样保持信号采样—保持信号uO量化电平uq……采样—保持信号u

4、O量化电平uq……（1）组成2.逐次逼近式ADC电压比较器、D/A转换器、时序分配器、JKFF、寄存器2.工作原理先使JKFF的最高位为1，其余低位为0，比较，下一CP有效沿到，决定1的去留；再使JKFF的次高位为1，其余低位为0，比较，下一CP有效沿到，决定1的去留；直到最低位比较完为止。此时JKFF中所存的数码就是所求的输出数字量。转换位数为N，则转换时间为(N+1)Tcp。3.ADC的主要参数（1）分辨率：所能分辨的输入模拟量的最小值。a.用输入的电压（电流）值表示图64位逐次逼近型A/D转换器结构图CPC

5、P0CP1CP2CP4CP3图7时序分配器输出波形b.用百分比表示c.用位数n表示（2）转换误差a.绝对误差：与输出数字量对应的理论模拟值与产生该数字量的实际输入模拟值之间的差值绝对误差与额定最大输入模拟值（FSR）的比值，通常用百分数表示。b.相对误差：（3）转换时间和转换速率四、常用D/A转换器美国NationalSemiconduct(NSC)公司DAC系列：八位、十位、十二位三种。采用CMOS/Si（硅）-Cr（铬）工艺和倒梯形电阻网络。1、八位D/A转换器DAC0830/0831/0832系列管脚图及引

6、脚功能：片选写入1模拟地数字输入参考电压数字地反馈电阻电源输入锁存允许写入2转移控制数字输入电流输出1电流输出2内部框图8位输入寄存器8位D/A转换器2、应用提示所有不用的数字输入端应连到VCC或地，如果悬浮，则将该引脚作为逻辑“1”处理。单极性输出五、综合实验(D/A转换电路P222)1、实验课题：设计一个可编程波形发生器技术指标：开关K2K1=01时，输出正斜率锯齿波。开关K2K1=10时，输出负斜率锯齿波。开关K2K1=11时，输出由正负斜率锯齿波合成的三角波。输出锯齿波时f=1kHz；输出三角波时f=0.

7、5kHz.输出正负斜率锯齿波上升或下降的台阶数大于或等于16。输出幅度V0在0V至2V间可调。电源电压为±5V。输出波形示意图2、设计提示组成框图：所用器件：DAC0832一片LM324一片74393一片7486一片7400一片时钟可由数字实验箱提供单元电路设计D/A转换：由DAC0832完成。因16个台阶，可用4位二进制数。根据输出电压选定数字输入端。输出电压计算公式：其中：VREF参考电压，Dn是二进制数转换为等值的十进制数。4位二进制数接在不同的数字输入端，转换的Dn值不同，输出电压也就不同。例：输入的二进

8、制数为“1111”，当接在D0~D3端时，Dn=23+22+21+20=15,若VREF为5V时，V0＝-(5/256)*15=-0.29V;接D3~D6端时，Dn=26+25+24+23=120,V0=-2.34V(输出电压也不能太大，要考虑运放的饱和失真)输出幅度受到运放动态范围的限制。LM324运放的输出是一个对管，负载是有源负载，上饱和区为1.5V，下饱和区为1.