最新模数与数模转换电路PPT课件.ppt

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1、模数与数模转换电路12.1概述模数转换器数模转换器模数转换器一般属于系统的前级电路，完成模拟电信号到数字电信号的转换。（Analog-DigitalConverter），简称A/D转换器、ADC数模转换器一般属于系统的后级电路，完成数字电信号到模拟电信号的转换。（Digital-AnalogConverter），简称D/A转换器、DAC12.2D/A转换器12.2.1D/A转换原理…d0d1dn-1DACuO或iO例如：DuO/V7654321001010011100101110111输出模拟电压实际是不连

2、续的，而是由一系列“台阶电压”组成。其最小单位就是输入“00…01”所对应的模拟电压大小，就是比例系数k的大小。MSB：输入n位二进制数的最高位；LSB：最低位；FSR：最大输入数字量“11…11”。2.工作原理外接电压VREF输出的总电流：3.器件特点只使用两种阻值的电阻，易于集成，且转换精度提高很多。倒T型电阻网络DAC的转换精度和转换速度，都优于权电阻网络DAC，许多型号的集成DAC芯片都采用此结构。三.其他类型DAC1.权电流型DAC2.权电容型DAC3.双极性输出型DAC电路结构与权电阻网络DAC

3、类似，内部使用多个恒流源，其大小依次为前一个的一半，从而构成“权结构”。仍采用权电阻网络DAC类似的电路结构，但用多个电容替代了权电阻网络中的各电阻，且电容大小仍满足“权结构”。实际工作中常常需要将带符号（可正、可负）的数字信号转换为对应的模拟信号，此时就需要使用双极性输出型DAC。12.2.2D/A转换器的性能指标一.转换精度表征DAC的理论转换精度。分辨率转换误差表示器件实际输出模拟量和理论输出量之间的偏差。1.分辨率DAC输入的最小有效数字“00…01”和最大有效数字“11…11”分别对应的输出模拟量

4、的比值，即MSB和FSR对应的输出模拟量的比值。n位DAC器件，常常直接把“2n”或者“n位”称为分辨率。例如：8位DAC的分辨率就是255，或者8位。一.转换精度2.转换误差转换误差是一个综合性的静态指标，它通常包括比例系数误差、非线性误差、漂移误差等多个成分，这些误差的绝对值之和，就是DAC的转换误差大小。由于DAC电路内各环节不可避免地存在与理论性能不一致的差异，因此实际的输出模拟量和理论输出量之间存在一定误差，这种误差的最大差值称为DAC的转换误差。二.转换速度（建立时间）DAC的转换速度通常用建立

5、时间来描述，指从数字信号输入DAC开始，到输出端对应得到稳定的模拟信号为止，整个转换过程所需要的时间。建立时间tset的定量：从输入数字量发生突变开始，到输出模拟量进入与稳态值相差±(1/2)LSB范围以内的这段时间。现在常用的集成DAC器件从内部组成上区分，有两大类：★内部只包含电阻网络（或恒流源网络、电容网络等）和电子开关。★另一类内部还集成了运算放大器和参考电压源发生器。使用时需要外接运算放大器和参考电压源，其转换速度相对较慢，建立时间比第二类大一些。同时，要选用高稳定度的参考电压源和低漂移高精度的运

6、算放大器，以降低转换误差。使用更方便，转换速度也更快。A/D转换器（模数转换器）（ADC）模拟信号数字信号★直接ADC★间接ADC通过一套基准电压与取样保持信号相比较，从而直接转换为数字量。一般而言，转换速度较快，转换精度与基准电压设定精度有很大关系。常见的有并联比较型ADC、逐次逼近型ADC等。将输入的模拟信号首先转换为与其成正比的时间或频率，然后再以某种方式将中间量转换为数字量，也常称为计数式ADC。可实现很高的转换精度，但转换速度往往不如直接ADC。常见的有双积分型ADC（V-T变换型）、V-f变换型

7、ADC等。12.3.1D/A转换原理12.3A/D转换器一.A/D转换原理取样保持量化编码量化编码电路uI(t)模拟信号uI(t)…数字信号dn-1d1d0取样保持电路1.取样和保持取样保持电路tuStuItuI1取样保持tuI取样定理fS≥2fImax在取样间隔内完成对应的量化和编码，输出对应的数字信号。取样-保持电路★取样过程取样脉冲S(t)=1期间：CuIuOuCVTAS(t)VT导通，输入模拟信号uI(t)经VT向电容C充电。电容的充电时间常数远小于取样脉冲脉宽，则电容电压uC(t)在取样期间

8、完全可以跟上输入信号uI(t)的变化，uO(t)=uI(t)。★保持过程取样脉冲S(t)=0期间：VT截止，则电容电压uC(t)将保持为前一个瞬间uI(t)的数值，相应的输出信号也保持为该数值不变，直到下一次取样时刻的到来。2.量化和编码tuI量化单位△输出n位数字信号“00…01”对应的输入模拟电压，是量化的最小数量单位。0V1/8V3/8V5/8V6/8V7/8V1V4/8V2/8V输入0～1V输出3位代码