《数模和模数转换》PPT课件.ppt

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1、第6章A/D与D/A转换器学习完本章后，应该能做到：阐明D／A转换的实现原理。简述权电阻D／A转换器、倒T型D／A转换器、树状开关网络D／A转换器的电路结构特点、工作原理。阐明D／A转换器的主要性能指标，掌握集成D／A转换器的应用，并熟练运用。简述采样定理、采样—保持电路等A／D转换的有关概念。阐明A／D转换的实现原理，及A／D转换器中几种转换器的电路结构特点及工作原理。阐明A／D转换器的主要性能指标。掌握集成A／D转换器的应用，并熟练运用。6.1概述为了能够用数字电路处理模拟信号，必须先把模拟信号转换成相应的数字信号，再

2、送入数字系统进行处理。处理后的数字信号往往又要求再转换成相应的模拟信号，作为最后的输出。通常我们把从模拟信号到数字信号的转换称为模—数转换，或简称为A／D（AnalogtoDigital）转换。把实现A／D转换的电路称为A／D转换器，简写为ADC（Analog—DigitalConverter的缩写）。把从数字信号到模拟信号的转换称为数—模转换，或简称为D／A（DigitaltoAnalog）转换。把实现D／A转换的电路称为D／A转换器，简写为DAC（系Digital—AnalogConverter的缩写）。6.1概述常见

3、的DAC有权电阻网络DAC、倒梯形电阻网络DAC、权电流型DAC、权电容网络DAC以及开关树型DAC等多种类型。ADC的类型也可以分为直接ADC和间接ADC两大类。为了保证数据处理的结果的准确性，A／D转换器和D／A转换器必须有足够的转换精度。同时，为了满足快速过程的控制和检测的要求，A／D转换器和D／A转换器还必须有足够快的转换速度。因此，转换精度和转换速度是衡量A／D转换器和D／A转换器性能优劣的两项重要指标。9.2D/A转换的实现数字量实际上是由二进制代码按位组合起来表示的，且每一位都有一定的“权”。将数字量按权展开

4、并求和，即可得到与之成正比的模拟量。9.2D/A转换的实现D/A转换的过程是：先把输入的数字量的每一位代码按其权值转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加求和，即可得到与该数字量成正比的模拟量。9.2D/A转换的实现权电阻D/A转换器9.2D/A转换的实现倒梯（T）形D/A转换器9.2D/A转换的实现树状开关网络D/A转换器9.3D/A转换器的主要指标及应用举例D/A转换器的主要性能指标转换精度：DAC中一般用分辨率和转换误差来描述其转换精度。分辨率取决于它能够接收的数字信号的位数及相应的输出电压（电流）的等级，它是

5、DAC理论上的可达到的精度。例：一个8位二进制DAC输出电压等级为28=256个，能够分辨的最小输出电压为满值的1/256=0.39%。由于DAC中各元器件参数的偏差、基准电压的波动等各种因素的影响，使得转换器实际所能达到的精度要由转换误差的大小来决定。转换误差可分为静态误差和动态误差。9.3D/A转换器的主要指标及应用举例D/A转换器的主要性能指标转换速度：当转换器输入的数字量发生变化时，输出的模拟电压并不能瞬间变到新的稳定值，而需要一个过渡过程。通常我们用稳定时间来定量的描述转换器的转换速度。稳定时间是指从输入新的数字

6、量的时刻算起，到输出达到新的稳定值的误差范围以内所需的时间。通常将输入数字量N从“全0”变到“全1”时，输出的模拟电压从0变到满值的规定误差范围内所需的时间定义为稳定时间。9.3D/A转换器的主要指标及应用举例D/A转换器的应用数字系统和模拟系统的接口。利用DAC实现波形的产生电路。利用DAC实现运算电路。利用DAC和电压—频率转换器可实现数字—频率之间的转换。9.4A/D转换的实现由于输入信号为在时间上是连续变化的模拟量，而输出的则是一组一组的数字量。A/D转换的过程是首先将输入的模拟电压信号按某一时间节拍进行采样，并将

7、采样结果进行保持，在保持的时间内将采样的电压量化为数字量，并按一定的编码形式给出转换结果。9.4A/D转换的实现有关概念采样定理：设TC为采样时间，采样脉冲周期为TS，则理论证明：在时域上有无穷个采样脉冲的情况下，如果采样脉冲的重复频率fs=1/TS大于输入信号vI最高（有效）频率fmax的两倍，则采样后的信号vO可以精确地复现原来连续的输入信号vI。9.4A/D转换的实现有关概念采样—保持电路：功能是在一个短暂时间内对输入对输入的模拟信号进行采取，并在A/D转换器进行转换工作期间内保持所采得的值，输出一个恒定的电压，以保

8、证A/D转换过程的稳定完成。9.4A/D转换的实现有关概念量化和编码：数字信号不仅在时间上是离散的，而且数值大小的变化也是不连续的。一个数字量的大小常表示为某个规定的最小数量单位的整数倍。进行A/D转换便是把采样电压表示为某个最小单位的整数倍。这个转化过程叫做量化。用数字代码表示量化结果的过程叫做编码，