第8章模拟量与数字量转换要点分析.ppt

* 第 8 章 模拟量与数字量转换 将数字量转换为模拟量的装置称为数/模变换器( 简称D/A转换器 、DAC); 将模拟量转换为数字量的装置称为模/数变换器( 简称A/D转换器 、ADC)。 它们是重要的接口器件。 一、 DAC的结构、工作原理 + + - A uo S2 S3 S1 S0 R R/2 R/4 R/8 R3 R2 R1 R0 RF D3 D2 D1 D0 0 0 1 1 UR 5 k R = 80 k 1、权电阻D/A变换器 第1节 D/A转换器 + + - A uo S2 S3 S1 S0 R R/2 R/4 R/8 R3 R2 R1 R0 RF D3 D2 D1 D0 0 0 1 1 UR 5 k R = 80 k Uo = - UR RF R （ ） D3 D0 D1 D2 23 20 21 22 ＋ ＋ ＋ 根据反相比例运算公式可得： 输出模拟电压的大小直接与输入 二进制数的大小成正比，实现了数字量 到模拟量的转换 。 I0 I1 I 2、R-2R T形电阻网络DAC + + - A uo S2 S3 S1 S0 2R 2R 2R 2R R3 R2 R1 R0 RF D3 D2 D1 D0 0 0 1 1 UR 2R R R R I3 I2 I1 I0 I A B C D + + - A uo S2 S3 2R 2R R3 R2 RF 0 0 UR R I3 I2 C D 2R UD = UR Uc = UR / 2 UB = UR /4 UA = UR /8 即： 每个 2R支路中的电流也逐位减半。 + + - A uo S2 S3 S1 S0 2R 2R 2R 2R R3 R2 R1 R0 RF D3 D2 D1 D0 0 0 1 1 UR 2R R R R I3 I2 I1 I0 I A B C D I = I3 + I2 + I1 + I0 UR 2R = D3 UR 16R D0 UR 8R D1 UR 4R D2 + + + = UR 16R ( 8D3 + 4D2 + 2D1 + 1D0 ) = UR RF 16R ( 8D3 + 4D2 + 2D1 + 1D0 ) uo - + + - A uo S2 S3 S1 S0 2R 2R 2R 2R R3 R2 R1 R0 RF D3 D2 D1 D0 0 0 1 1 UR 2R R R R I3 I2 I1 I0 I A B C D （1）分辨率指分辨最小电压的能力。常用最小输出电压和最大输出电压之比。即1/（2n-1），有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。 （2）转换精度指最大静态转换误差，一般是小于最低有效位为1时的输出电压的1/2。常用用相对值表示（1/2）/ （2n-1）? 1 / 2n+1 。 （3）输出电压( 电流 )的建立时间输入数字量为全0到全1，输出电压达到稳定值所需要的时间。超高速（100nS);较高速(100nS~1 ?S)；高速(1 ~ 10 ?S)；中速(10~100?S）；低速（?100?S）。 三、 DAC的主要性能指标 第2节 A / D 转换器 A/D转换器的任务是将模拟量转换成数字量,它是模拟信号和数字仪器的接口。 一、 ADC的工作过程 1、采样、保持 采样：将模拟量在时间上离散化。 保持：采样值稳定维持一段时间，以完成量化。 香农采样定理： 2、量化、编码 量化：将采样值在数值上离散化。 将采样后的 电压值表示为最小数量单位Δ的整数倍。 最小数量单位Δ ：数字量为1时，对应的模拟量。 量化方法：取整、四舍五入 量化误差： Δ 、 1/2Δ 编码：将量化后的值二进制代码表示。 逐次逼近式ADC 工作原理可用天平秤重过程作比喻来说明。若有三个砝码共重7克，每个重量分别为4、2、1克。设待秤重量Wx = 6.4克，可以用下表步骤来秤量： 砝码重 第一次 第二次 第三次 加4克 加2克 加1克 砝码总重仍 待测重量Wx ，故保留 砝码总重 待测重量Wx ，故保留除 砝码总重 ＝ 待测重量Wx ，故撤除 暂时结果 4 克 6 克 6 克 结 论 二、 ADC的工作原理 数模转换器 逐次逼近比较器 控制电路 顺序脉冲发生器 数字量输出 时钟脉冲 电压比 较 器 M uo ui 原理 框图 * *