电子技术第9章数模与模数转换电路.ppt
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1、第九章第九章 数数/ /模与模模与模/ /数转换电路数转换电路9.1 D/A转换器转换器 D/A转换器的基本原理转换器的基本原理 倒倒T型电阻网络型电阻网络D/A转换器转换器 D/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标9.2 A/D转换器转换器 A/D转换器的基本原理转换器的基本原理 并行比较型并行比较型A/D转换器转换器 逐次比较型逐次比较型A/D转换器转换器 双积分型双积分型A/D转换器转换器9.1 D/A转换器转换器一一 D/A转换器的基本原理转换器的基本原理 对于有权码,先将每位代码按其权的大小转换成相应的模对于有权码,先将每位代码按其权的大小转换成相应的模拟量,然后相加,即可得到
2、与数字量成正比的总模拟量,从拟量,然后相加,即可得到与数字量成正比的总模拟量,从而实现数字而实现数字/ /模拟转换。模拟转换。二二 倒倒T形电阻网络形电阻网络D/A转换器(转换器(4位)位)所以,无论所以,无论Si处于何种位置,与处于何种位置,与Si相连的相连的2R电阻均接电阻均接“地地”(地或虚地)。(地或虚地)。图中图中S0S3为模拟开关,由输入数码为模拟开关,由输入数码Di控制,控制,当当Di=1时,时,Si接运算放大器反相输入端(虚地),电流接运算放大器反相输入端(虚地),电流Ii流入求和电路;流入求和电路;当当Di=0时,时,Si将电阻将电阻2R接地。接地。基准电流基准电流: I=V
3、REF/R,流过各开关支路(从右到左)的电流分别为流过各开关支路(从右到左)的电流分别为 I/2、I/4、I/8、I/16。将输入数字量扩展到将输入数字量扩展到n位,则有:位,则有:可简写为:可简写为:vO=KNB 输出电压:输出电压:总电流:总电流:其中:其中:分析计算:分析计算:EWB演示演示D/A转换器转换器三三 权电流型权电流型D/A转换器转换器为进一步提高为进一步提高D/A转换器的转换精度,可采用权电流型转换器的转换精度,可采用权电流型D/A转换器。转换器。图示为一图示为一4位权电流位权电流D/A转换器原理电路。这组恒流源从高位到转换器原理电路。这组恒流源从高位到低位电流的大小依次为
4、低位电流的大小依次为I/2、I/4、I/8、I/16。四四. D/A转换器应用举例转换器应用举例 DAC0808是是8位位权权电电流流型型D/A转转换换器器,其其中中D0D7是是数数字字量量输输入入端。端。 使使用用时时,需需要要外外接接运运算算放放大大器器和和产产生生基基准准电流用的电阻电流用的电阻R1。当当VREF=10V、 R1=5k、 Rf=5k时,时,输出电压为:输出电压为:DAC0808 D/A转换器输出与输入的关系转换器输出与输入的关系( 设设VREF=10V)1.转换精度转换精度 五五 D/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标(2)转换误差转换误差比例系数误差、失调误差、
5、非线性误差。比例系数误差、失调误差、非线性误差。 此此外外,也也可可用用D/A转转换换器器的的最最小小输输出出电电压压(数数字字量量:00000001)与与最最大大输输出出电电压压(数数字字量量:全全1)之之比比来来表表示示分分辨辨率率,N位位D/A转转换换器器的的分分辨辨率率可可表表示示为为 1/(2n-1)。)。2.转换速度转换速度3. 温温度度系系数数在在输输入入不不变变的的情情况况下下,输输出出模模拟拟电电压压随随温温度度变变化化产产生生的的变变化化量量。一般用满刻度输出条件下温度每升高一般用满刻度输出条件下温度每升高1,输出电压变化的百分数作为温度系数。,输出电压变化的百分数作为温度
6、系数。(2)转换速率(转换速率(SR)在大信号工作状态下模拟电压的变化率。在大信号工作状态下模拟电压的变化率。(1)分辨率)分辨率D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。输输入入数数字字量量位位数数越越多多,分分辨辨率率越越高高。所所以以,在在实实际际应应用用中中,常常用用数数字字量量的的位位数表示数表示D/A转换器的分辨率。转换器的分辨率。(1)建建立立时时间间(tset)当当输输入入的的数数字字量量发发生生变变化化时时,输输出出电电压压变变化化到到相相应应稳稳定定电压值所需时间。最短可达电压值所需时间。最短可达0.1S。vO= - KNB最小最小
7、vO= - KNB = - K1 最大最大 vO= - KNB = - K(2n-1)9.2 A/D转换器转换器一一A/D转换的一般步骤转换的一般步骤 由于由于输入的模拟信号在时间上是连续量,所以一般的输入的模拟信号在时间上是连续量,所以一般的A/D转换过程为:转换过程为: 取样、保持、量化和编码。取样、保持、量化和编码。二二 取样取样保持电路保持电路电路组成及工作原理(取电路组成及工作原理(取Ri=Rf):当当vL为高电平时,为高电平时,T导通,导通,vI经经Ri和和T向电容向电容Ch充电。充电。vO=vI=vC。当当vL返回低电平后,返回低电平后,T截止。截止。Ch无放电回路,所以无放电回
8、路,所以vO的数值可被保存下来。的数值可被保存下来。01tvI00110110vIt基本原理:基本原理:三三 并行比较型并行比较型A/D转换器转换器3位并行比较型位并行比较型A/D转换器转换器 并行比较型并行比较型A/D转换器真值表转换器真值表输入模拟电压输入模拟电压寄存器状态寄存器状态数字量输出数字量输出D2 D1 D0Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1(01/15)VREF( 1/15 3/15)VREF( 3/15 5/15)VREF( 5/15 7/15)VREF( 7/15 9/15)VREF( 9/15 11/15)VREF( 11/15 13/15)VREF( 13/15
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- 电子技术 数模 转换 电路