数模-模数转换课件.ppt

《数模-模数转换课件.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、第九章数-模和模-数转换第九章数-模和模-数转换《数字电子技术》9.1概述9.3A/D转换9.2D/A转换§9.1概述9.1概述《数字电子技术》DAC和ADC的应用举例9.1概述《数字电子技术》DAC和ADC的应用举例——MP3播放器：9.1概述《数字电子技术》DAC和ADC的应用举例——数字温度计：9.1概述《数字电子技术》DAC和ADC的应用举例——数字血压计：9.1概述《数字电子技术》在过程控制和信息处理中，经常会遇到一些连续变化的物理量，如话音、温度、压力、流量等，它们的量值都是随时间连续变化的。为了能使用数字电路处理模拟信号，必须把模拟信号转换成相应的数字信号，

2、方能送入数字系统进行处理。同时，还往往要求将处理后得到的数字信号再转换为相应的模拟信号作为最后的输出。图9.1.1所示即为一个典型的数字控制系统框图：传感器ADC数字控制系统或计算机系统DAC图9.1.1典型的数字控制系统框图模拟控制器0110..1100..DAC和ADC架起了数字电路与模拟电路之间的桥梁。9.1概述《数字电子技术》图9.1.2自然加权二进制码三位转换器关系图9.1概述《数字电子技术》一、任何ADC和DAC的使用都是同其数字编码形式密切相关的。在转换器的应用中，通常将数字表示为满刻度（FSR：FullScaleRange）模拟值的一个分数，称为归一化表示

3、法。数字的最低有效位常用LSB（LeastSignificantBit)表示，其对应的模拟量输出为，n是数字量的位数。二、因ADC要将连续的模拟量转换为离散的数字量，所以模拟量和数字量之间不是一一对应的关系。显然，ADC存在着固有的转换误差，这种误差称为量化误差。其量化值为:9.1概述《数字电子技术》三、转换器的主要参数◆分辨率（S）指转换器分辨模拟信号的灵敏度，也即对最小电压的分辨能力,一般S=；或者用输入数码只有最低有效位为1时的输出电压与输入数码为全1时输出满量程电压之比来表示，即S=；有时也常用位数n来表示转换器的分辨率。◆转换精度精度是转换器实际特性曲线与理想特

4、性曲线之间的最大偏差。误差源：失调误差、增益误差和非线性误差。◆转换速度（或时间）9.1概述《数字电子技术》四、DAC的分类（1）按常见类型分：◆权电阻网络DAC◆倒T形电阻网络DAC◆权电流型DAC◆权电容网络DAC◆开关树型DAC等等；（2）按数字量的输入方式分：◆并行输入DAC◆串行输入DAC9.1概述《数字电子技术》五、ADC的分类（1）按常见类型分：◆直接ADC◆间接ADC（如时间、频率等）（2）按数字量的输出方式分：◆并行输出ADC◆串行输出ADC9.2D/A转换《数字电子技术》§9.2D/A转换DAC转换的基本原理：图9.2.1数模转换器示意图9.2D/A转

5、换《数字电子技术》一般的数模转换器的基本组成可分为四部分，即：电阻译码网络、模拟开关、基准电压源和求和运算放大器。图9.2.2数模转换器原理图目前使用最广泛的D/A转换技术有两种：权电阻网络D/A转换和T形电阻网络D/A转换。9.2D/A转换《数字电子技术》一个多位二进制数中每一位的“1”所代表的数值大小称为这一位的“权”。下面即以图9.2.3为例分析权电阻网络DAC的转换原理：9.2.34位权电阻网络DAC基准电压源求和放大器权电阻网络模拟开关§9.2.1权电阻网络D/A转换器9.2D/A转换《数字电子技术》CMOS模拟开关电路9.2D/A转换《数字电子技术》由电路分析

6、可得：推论：对于n位的权电阻网络D/A转换器，当反馈电阻取为R/2时，输出电压的计算公式可写为——结论：输出电压正比于输入的数字量，从而实现了从数字量到模拟量的转换。9.2D/A转换《数字电子技术》此种电路：优点：结构比较简单，所用的电阻元件数很少；缺点：各个电阻的阻值相差较大，尤其在位数较多时。改进方法（一）：采用双级权电阻网络。如下例：如何求解？9.2D/A转换《数字电子技术》§9.2.2倒T形电阻网络D/A转换器优点：可更好地克服权电阻网络DAC中电阻阻值相差太大的缺点。例：9.2.4倒T形电阻网络DAC9.2D/A转换《数字电子技术》该电路电阻网络的等效电路如下：

7、9.2.5计算倒T形电阻网络支路电流的等效电路9.2D/A转换《数字电子技术》推论：对n位输入的倒T形电阻网络DAC,在求和放大器的反馈电阻阻值为R的条件下,输出模拟电压的计算公式为:由电路分析,可得输出电压为：9.2D/A转换《数字电子技术》例:采用倒T形电阻网络的单片集成DAC-——CB7520电路原理图：图9.2.6DAC——CB7520电路原理图9.2D/A转换《数字电子技术》【例1】下图是用CB7520和74LS161组成的波形发生器电路。已知CB7520的VREF=-10V，试画出输出电压V0的波形，并标出波形图上