数字电子技术 教学课件 作者 朱幼莲_ 第8章　数／模(D／A)和模／数(A／D)转换电路.pptx

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1、第8章　数/模(D/A)和模/数(A/D)转换电路8.1　D/A转换器8.2　A/D转换器8.3　典型集成D/A和A/D转换器简介8.1　D/A转换器8.1.1　权电阻网络的D/A转换器8.1.2　倒T形电阻网络的D/A转换器8.1.3　权电流型D/A转换器8.1.4　D/A转换器的主要技术指标8.1.1　权电阻网络的D/A转换器图8-1　4位权电阻网络D/A转换器工作原理8.1.1　权电阻网络的D/A转换器图8-2　双级权电阻网络D/A转换器8.1.2　倒T形电阻网络的D/A转换器图8-3　倒T形电阻网络D/A转换器的工作原理8.1.2　倒T

2、形电阻网络的D/A转换器图8-4　倒T形电阻网络支路电流的等效电路【例8-1】已知倒T形电阻网络D/A转换器的RF=R，VREF=8V，试分别求出4位和8位D/A转换器的最小输出电压vO(min)和最大输出电压vO(max)的数值。解：(1)最小输出电压vO(min)是指在D/A转换器的输入数字量中只有最低有效位为1(d0=1)时的输出电压。(2)最大输出电压vO(max)是指在D/A转换器的输入数字量中各有效位均为1(di=1)时的输出电压。图8-5　权电流型D/A转换器8.1.3　权电流型D/A转换器图8-6　权电流型D/A转换器中的恒流源

3、图8-7　倒T形电阻网络的权电流型D/A转换器（8-6）（8-7）（8-8）（8-9）（8-10）8.1.4　D/A转换器的主要技术指标1.分辨率2.转换精度3.线性度4.转换速度1.分辨率分辨率是分辨最小电压的能力，用最小输出电压与最大输出电压的比值表示。2.转换精度/A转换器的转换精度是指实际的输出模拟电压与理论值之间的差值，常以百分数来表示。这个转换误差是一个综合性误差。它包括比例系数误差、元件精度和漂移误差及非线性误差等。例如，某D/A转换器的输出模拟电压满刻度值为10V，精度为±0.2%，其输出电压的最大误差为0.2%×10V=20m

4、V。3.线性度图8-8　D/A转换器的线性误差4.转换速度8.2　A/D转换器8.2.1　A/D转换器的工作原理8.2.2　并联比较型A/D转换器8.2.3　反馈比较型A/D转换器8.2.4　双积分型A/D转换器8.2.5　V-F变换型A/D转换器8.2.6　A/D转换器的主要技术指标8.2.1　A/D转换器的工作原理1.取样与保持2.量化与编码1.取样与保持(1)取样定理(2)取样—保持电路(3)集成取样—保持电路(LF198)1.取样与保持图8-10　取样—保持原理电路与取样波形a)原理电路　b)理想取样波形(1)取样定理图8-11　信号的

5、取样与还原a)对输入模拟信号的取样　b)还原取样信号所用滤波器的频率特性(2)取样—保持电路解决这个矛盾的一种方法是在电路的输入端增加一级隔离放大器，图8-12c所示电路是在图8-12a电路基础上进行的改进。由于跟随器A1输入阻抗很高，所以减少了取样电路对输入信号的影响，同时其较低的输出阻抗低减少了电容C的充电时间。(2)取样—保持电路图8-12　三种常用的取样—保持电路(3)集成取样—保持电路(LF198)图8-13　LF198单片集成取样—保持电路的电路结构及图形符号a)电路结构　b)图形符号2.量化与编码图8-14　3位标准二进制A/D转

6、换的输出电压特性a)只舍不入量化法　b)有舍有入量化法8.2.2　并联比较型A/D转换器图8-15　并联比较型A/D转换器的原理图8.2.3　反馈比较型A/D转换器1.计数型A/D转换器2.逐次逼近型A/D转换器1.计数型A/D转换器图8-16　计数型A/D转换器的原理框图2.逐次逼近型A/D转换器1)转换速度较高，其速度主要由数字量的位数和控制电路决定。2)在转换位数较多时，逐次逼近型A/D转换器的电路规模要比并联比较型A/D转换器小得多，因此，逐次逼近型A/D转换器是目前集成A/D转换器产品中常用的一种电路。3)比较器的灵敏度和D/A转换器

7、的精度将影响转换精度。4)转换的抗干扰性比较差。2.逐次逼近型A/D转换器图8-17　逐次逼近型A/D转换器的原理框图图8-18　8位逐次逼近型A/D转换器的工作波形8.2.4　双积分型A/D转换器图8-19　双积分型A/D转换器原理框图8.2.4　双积分型A/D转换器1)当开关S1接输入电压vI时，积分器对vI进行固定时间T1的积分。2)当开关S1接参考电压-VREF时，积分器开始进行反方向积分。1)具有很强的抑制交流干扰信号的能力。2)工作性能稳定。3)工作速度低。4)由于对vI的平均值进行转换，所以这种A/D转换器更适用于对直流或变化缓慢

8、的电压进行转换。(2)当计数值N2=(369）10时，由式(8-16)可得8.2.4　双积分型A/D转换器图8-20　双积分型A/D转换器的工作波形（