第十一章数模和模数转换电路.ppt

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1、第十一章数/模和模/数转换电路11.1概述11.2数模转换器11.3模数转换器12021/9/911.1概述数模转换器：将数字量转换为模拟量的电路，简称D/A转换器或DAC。模数转换器：将模拟量转换为数字量的电路，简称A/D转换器或ADC。2021/9/932021/9/9ADC和DAC是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口A/D、D/A应用系统框图42021/9/9D/A与A/D转换器分类：11.2D/A转换器11.2.1D/A转换器的基本原理D/A转换器是将输入的数字量转换成模拟量，其输出的模拟量uo与输入的数字量D成正比关系uo=kD11.2.2数/模转

2、换器的主要技术指标1．分辨率：用输入二进制数的有效位数表示。在分辨率为n位的D/A转换器中，输出电压能区分2n个不同的输入二进制代码状态，能给出2n个不同等级的输出模拟电压。52021/9/92．转换精度D/A转换器的转换精度是指输出模拟电压的实际值与理想值之差，即最大静态转换误差3．输出建立时间从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值时所需要的时间，称为输出建立时间。62021/9/911.2.3集成D/A转换器及其应用无论哪一类型的D/A转换器，其基本框图都包含有：电阻网络、模拟开关、基准电压和求和放大器等几个部分。72021/9/9D/A框图1．R–2R倒T型电阻网络

3、D/A转换器由于倒T型电阻网络只有两种阻值的电阻，因此最适合于集成工艺，集成D/A转换器普遍采用这种电路结构。88位数模转换器92021/9/9102021/9/92．集成D/A转换芯片（1）AD7520集成D/A转换器10位数字量输入、倒T形电阻网络、CMOS开关，需要外界求和放大器；反馈电阻RF（10K）以集成在片内；外接基准电压UREF，一般为+10V～-10V。AD7520122021/9/9（2）DAC0832集成A/D转换器：①DAC0832是八位D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，所以这个芯片的应用

4、很广泛。②DAC0832逻辑输入满足TTL电平，可直接与TTL电路或微机电路连接。132021/9/9③DAC0832引脚功能如下：DI0～DI7：数据输入线，TLL电平ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效CS：片选信号输入线，低电平有效WR1：为输入寄存器的写选通信号XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效WR2：为DAC寄存器写选通输入线Iout1：电流输出线。当输入全为1时Iout1最大Iout2：电流输出线。其值与Iout1之和为一常数Rfb：反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻Vcc：:电源输入线(+5v~+15v)Vref：基准电压输入线(-10v~+1

5、0v)AGND：模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地DGND：数字地,两种地线在基准电源处共地比较好152021/9/911.2.4D/A转换器应用—数控增益放大器数字增益控制电路中，运算放大器接成普通的反相比例放大形式，AD7520内部的反馈电阻R为运算放大器的输入电阻，而由数字量控制的倒T型电阻网络为其反馈电阻。当输入数字量变化时，倒T型电阻网络的等效电阻便随之改变。这样，反相比例放大器在其输入电阻一定的情况下可得到不同的增益。如将AD7520芯片中的反馈电阻R作为反相运算放大器的反馈电阻，AD7520的倒T型电阻网络连接成运算放大器的输入电阻，即可得到数字式衰减器。1620

6、21/9/9AD7520数控增益放大器所以根据运算放大器虚地原理，可以得到11.3A/D转换器11.3.1A/D转换器的原理1.采样与保持182021/9/9采样保持原理电路输入模拟信号192021/9/9当采样脉冲频率fs与输入信号中的最高频率分量fi（max）满足如下关系式：采样保持后的输出采样后的信号能复现输入信号，这是采样定理2.量化和编码量化：将采样电压表示为最小数量单位（Δ）的整数倍编码：将量化的结果用代码表示出来（二进制，二-十进制）。212021/9/911.3.2逐次逼近型A/D转换器逐次逼近型A/D转换器框图222021/9/91．逐次逼近型A/D转换器基本

7、原理（1）转换开始前先将所有寄存器清零。（2）开始转换以后，时钟脉冲首先将寄存器最高位置成1，使输出数字为100…0。（3）这个数码被D/A转换器转换成相应的模拟电压uo，送到比较器中与ui进行比较。①若ui＞uo，说明数字过大了，故将最高位的1清除；②若ui＜uo，说明数字还不够大，应将这一位保留。（4）然后，再按同样的方式将次高位置成1，并且经过比较以后确定这个1是否应该保留。这样逐位比较下去，一直到最低位为止。（5）比较完毕后，寄存器中的状态就是所要求的数字量输出。242021/9/9