数字电子技术基础电子教案ppt课件.ppt

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1、第七章数/模和模/数转换器概述D/A转换器A/D转换器D/A和A/D转换器应用举例本章教学基本要求了解：(1)倒T形电阻网络D/A转换器的电路结构和工作原理。(2)典型集成D/A转换器的结构及应用。(3)逐次逼近型或双积分型A/D转换器的电路结构、工作原理和典型集成A/D转换器的结构及应用。7.1概述将模拟电量转换为数字量，使输出的数字量与输入的模拟电量成正比。Digital-AnalogConverter，简称D/A转换器或DAC。Analog-DigitalConverter，简称A/D转换器或ADC。将数字量转换为模拟电量(电压或电流)，

2、使输出的模拟电量与输入的数字量成正比。数模转换：实现数模转换的电路称数模转换器。模数转换：实现模数转换的电路称模数转换器。压力,温度,流量,液位等通过传感器转变成相应的电压或电流的模拟信号由DAC转换成模拟量信号的电压和或电流数字计算机工业控制系统示意图由计算机依次选通，进入ADC转换成数字量信号经过计算机数据处理，输出为数字量计算机选择某一执行机构，去调节控制对象。7.2D/A转换器7.2.1R-2R倒T形电阻网络DAC基本原理7.2.2集成D/A转换器AD7520电路结构和应用7.2.3D/A转换器的主要技术指标一、R-2R倒T形电阻网络D

3、AC基本原理图模拟开关S3-S0表示四位二进制数四位的二进制数当Di=1表示Si接1,电阻上通过电流流向I01当Di=0即表示开头接0,流过相应电阻的电流流向I02到地端各节点向右看的二端网络的等阻值为R等效电路为由基准电源VREF供出电流为:IR=VREF/R因此由节点D分出去的两路支路电流必相等,则有同理可以得出：当DI=1时，表示相应的Ii流向IO1,R-2R倒T形电阻网络D/A转换器运算放大器和T形网络中各支路电阻、反馈电阻组成反相求和运算电路。可得输出电压为：若取Rf=R,则D/A转换后的输出电压表示为:同理,当Di为n位的二进制数,

4、则相应R-2R倒T形电阻网络也有n个节点,则D/A转换后的输出电压为:AD7520电路的内部电路结构二、集成D/A转换器AD7520电路结构和应用符号图当R=10kΩ,2R=20kΩ,故RF=10kΩ,根据公式则转换后的输出电压为:其中T1-T7构成两个互为倒相的CMOS反相器。当Di=1时,T1导通,T4,T5为高电平,T6,T7为低电平,T8截止,T9导通,Ii流向I01当D0=0时,T9截止,T8导通,Ii流向I02起到电流模拟开关作用。CMOS电流开关应用电路AD7520D/A转换器可用作单极性电压或双极性电压输出1.单极性输出应用电路

5、当D9---D0数码为全1时,其时应的十进制数为:210-1=1023数码输入模拟电压输出AD7520单极性输入与输出关系(1023/1024VREF)D9D8D7D6D5D4D3D2D1D01111111111U0...(513/1024VREF)(512/1024VREF)(511/1024VREF).....…..(1/1024VREF)010000000010111111111100000000000000000010000000000±±±±±例:AD7520D/A转换器组成的DAC电路中,已知VREF=10V,求当输入数码为37C(

6、H)时，转换成单极输出电压为多大?解:求出37C(H)对应的十进制数37C(H)=(001101111100)2=(892)10=N10故UO=-VREF/210。N10=-10/1024×892=-8.71V单极性输出电路7.2.3D/A转换器的主要技术指示一、分辨率分辨率是指对输出最小电压的分辨能力。它是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。可表示为:对于10位D/A转换器的分辨率为二、绝对误差绝对误差又称绝对精度,是指当输入数码为全1时所对应实际输出电压与电路理论值之差。三、转换精度一般是指最大的静态

7、误差。它是一个综合性误差，包括基准电的漂移误差、运放漂移误差、比例系数误差以及非线性误差等。7.3A/D转换器模拟电压信号二进制数码A/D转换器直接A/D并联比较型反馈比较型计数型逐次比较型间接A/D电压-时间变换型(V-F型)双积分型为主电压-频率变换型(V-F型)压控振荡器转换器类型ADCA/D转换的基本原理ADCD0D1Dn-2Dn-1…uI模拟输入信号n位二进制数输出D=Dn-1Dn-2D1D0输出数字量D正比于输入模拟量uI。采样：把时间连续变化的信号变换为时间离散的信号。保持：保持采样信号，使有充分时间转换为数字信号。量化：把

8、采样保持电路的输出信号用单位量化电压的整数倍表示。编码：把量化的结果用二进制代码表示。A/D转换的一般步骤uI(t)量化编码电路Dn-1D1D0…u