数字电路与逻辑设计 教学课件 ppt 作者 第二版 教学课件 ppt 作者 胡锦 第七章 数模模数转换器.ppt

《数字电路与逻辑设计 教学课件 ppt 作者 第二版 教学课件 ppt 作者 胡锦 第七章 数模模数转换器.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、学习目标：本章介绍数字-模拟转换器、模拟-数字转换器的基本工作原理、主要技术指标，集成ADC、DAC的应用。重点与难点：ADC和DAC的基本工作原理及应用。学习要求：理解ADC和DAC的基本工作原理，了解主要技术指标及应用。7.1概述7.2D/A转换器7.3A/D转换器7.4D/A和A/D转换器应用举例本章小结目录自动控制和测量系统中，被控制和被测量的对象往往是一些连续变化的物理量，如：温度、压力、流量、速度、电流、电压等。这些随时间连续变化的物理量，通常称为模拟量，而时间和幅值都离散的信号，称为数字量，由高、低电平来描述。计算机参与测量和控制时，模拟量不能直接送入

2、计算机，必须先将它们转换为数字量，这种能够将模拟量转换成数字量的器件称为模拟/数字转换器，简称ADC或A/D。同样，计算机输出的是数字量，不能直接用于控制执行部件，必须将这些数字量转换成模拟量，这种能够将数字量转换成模拟量的器件称为数字/模拟转换器，简称DAC或D/A。7.1概述计算机自动控制系统在该系统中，计算机要想取得现场的各种参数，就必须先用传感器将各种物理量测量出来，且转换成电信号，在经过A/D转换后，才能被计算机接收；计算机对各种参数进行计算、加工处理后输出，经过D/A转换成模拟量后，再去控制各种执行部件。传感器：将各种现场的物理量测量出来并转换成电信号。

3、常用的传感器有温度传感器、压力传感器、流量传感器、振动传感器和重量传感器。放大器：把传感器输出的信号放大到ADC所需的量程范围。传感器输出的信号一般很微弱，且混有干扰信号，所以必须要去除干扰，并将微弱信号放大到与ADC相匹配的程度。经过计算机处理后的数字量经D/A转换成模拟控制信号输出。但为了能驱动受控设备，常需采用功率放大器作为模拟量的驱动电路。多路开关的作用是：当多个模拟量公用一个ADC时，采用多路开关，通过计算机控制，将多个模拟信号分时接到ADC转换器上，达到公用ADC以节省硬件的目的。采样保持器实现对高速变化信号的瞬时采样，并在其A/D转换期间保持不变，以保

4、证转换精度。7.2.1权电阻网络型D/A转换器数字量是由二进制代码按数位组合起来的，每位代码都有一定的权。如：1011B＝1×23＋0×22＋1×21＋1×20＝11式中2的幂次叫权，1或0叫系数。任意二进制数都可以写成这种形式：Bn＝（dn-1dn-2…d1d0）2＝dn-1·2n-1＋dn-2·2n-2＋…＋d1·21＋d0·207.2D/A转换器式中的dn-1，dn-2，…，d1，d0为每位的二进制代码，等于0或1。为实现数字量到模拟量的转换，须将每位代码dn-1，dn-2，…，d1，d0按其权值大小转换成相应的模拟量，然后将各模拟分量相加，其总和就是与数字量

5、Bn相应的模拟量。——权电阻网络型D/A转换的基本原理根据这一原理构成的D/A转换器，主要由电阻网络、电子开关、基准电压、运算放大器组成。输入的二进制数字量Bn通过逻辑电路，用以控制电子开关Kn-1、…、K0，当输入的数字量不同时，通过各电子开关使电阻网络中接有不同电阻的支路和基准电压VREF接通，在运算放大器的输入端产生与数字量Bn成正比的电流I，再经运放将电流转换为与输入二进制数成正比的输出电压VOUT。（1）令R0=R，各支路上电阻的大小与二进制数各位权的大小成反比例。即R0=R/20，R1=R/21，R2=R/22，…，Rn-2=R/2n-2，Rn-1=R/

6、2n-1。（2）电子开关Kn-1，Kn-2，…，K1，K0合向哪一端取决于输入的二进制数字量的各位dn-1，dn-2，…，d1，d0。若di=1，Ki合向基准电压VREF，若di=0，Ki则合向地。（3）运算放大器的特性：①开环放大倍数很大，反相输入端电平接近于地，即虚地。②I=I＇+（－IF），由于输入阻抗无限大，输入电流I＇≈0，故I≈－IF。计算：由运放的特性：可知：因为RF，R和VREF是常数，运算放大器输出的模拟电压VOUT与输入的数字量Bn成正比，所以通过该电阻网络能进行D/A转换，式中的负号表示VOUT与VREF极性相反。权电阻网络型D/A转换器的优点

7、是：电路简单，原理直观；缺点是：位数越多，支路越多，电阻值变化越大，最大电阻和最小电阻的差别越大，不仅集成电路难于制造，而且精度也差，所以大多数D/A转换器芯片内部不采用权电阻网络，而是采用下面介绍的方法。由：7.2.2T型电阻网络型D/A转换器在这种电阻网络中，只需要R和2R两种电阻，整个电路由若干个相同的电路环节组成，每个环节有两个电阻和一个开关，由于电阻接成T型，故称T型电阻网络。电子开关Kn-1，…，K1，K0合向哪一端取决于输入的二进制数字量的各位dn-1，…，d1，d0。若di=1，Ki合向IOUT1，该支路上的电流进入运算放大器反向输入端，若di=