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时间:2021-12-10
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1、第9章数-模和模-数转换教学内容§9.1概述§9.2D/A转换器§9.3A/D转换器教学要求1、掌握DAC和ADC的定义及应用;2、了解DAC的组成、倒T型电阻网络、集成D/A转换器、转换精度及转换速度;3、了解ADC组成、逐次逼近型A/D转换器、积分型A/D转换器、转换精度及转换速度。9.1概述模-数转换(A/D转换):将模拟信号转换为数字信号。实现A/D转换的电路称为A/D转换器,简写为ADC(Analog-DigitalConverter)数-模转换(D/A转换):将数字信号转换为模拟信号。实现D/A转换的电路称为D/A转换器,简写为
2、DAC(Digital-AnalogConverter)9.2A/D转换器A/DUI输入模拟电压D7~D0输出数字量0~5V00000000~11111111一、A/D转换的基本原理取样-保持取样是对模拟信号进行周期性地抽取样值的过程,就是把随时间连续变化的信号转换成在时间上断续、在幅度上等于取样时间内模拟信号大小的一串脉冲。取样定理:fs≥2fi(max)输入模拟信号的最高频率分量的频率取样频率量化-编码将取样-保持电路的输出电压,按某种近似方式归化到与之相应的离散电平上,这一转化过程称为数值量化,简称量化。量化后的数值最后还须通过编码过
3、程用一个代码表示出来,这一过程称为编码。将取样电压表示为一个最小单位的整数倍,所取的最小数量单位称为量化单位,用表示。最大量化误差为△,即1/8V最大量化误差为1/2△,即1/15V取取对双极性模拟电压的量化和编码二进制补码的形式编码二、直接A/D转换器并联比较型0≤vi<VREF/15时,7个比较器输出全为0,CP到来后,7个触发器都置0。经编码器编码后输出的二进制代码为d2d1d0=000。时,7个比较器中只有C1输出为1,CP到来后,只有触发器FF1置1,其余触发器仍为0。经编码器编码后输出的二进制代码为d2d1d0=001。时,比较
4、器中C1、C2输出为1,CP到来后,触发器FF1、FF2置1,其余触发器仍为0。经编码器编码后输出的二进制代码为d2d1d0=011。四、A/D转换器的主要参数A/D转换器的分辨率用输出二进制数的位数表示,位数越多,误差越小,转换精度越高。例如,输入模拟电压的变化范围为0~5V,输出10位二进制数可以分辨的最小模拟电压为5V×2-10=4.88mV。(1)分辨率:1.A/D转换器的转换精度(2)转换误差通常以输出误差最大值的形式给出,一般多以最低有效位的倍数给出(<+1/2LSB)。有时也用满量程输出的百分数给出转换误差(+0
5、.005%FSR满量程)。2.A/D转换器的转换速度转换速度是指完成一次转换所需的时间。转换时间是指从接到模拟输入信号开始,到输出端得到稳定的数字输出信号所经过的这段时间。例如:对于0~5V的直流电压,计算机用8位数字量来描述时:最小值(00000000)B=0对应0V,最大值(111
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