第十一章数模和模数转换.pptVIP

第十一章 数-模和模-数转换 概述 数-模转换器(DAC) 模-数转换器(ADC) 计算举例 小结 11.1 概述 数-模转换器——（Digital to Analog Converter) * 将数字信号转换成模拟信号的过程称：数模转换 * 完成数模转换的电路——数模转换器（DAC） 模-数转换器——（Analog to Digital Converter) * 将模拟信号转换成数字信号的过程称：模数转换 * 完成模数转换的电路——模数转换器（ADC） ADC和DAC在数字系统中的应用 ADC和DAC的分类 ADC和DAC的主要性能指标：转换精度、转换速度 11.1 概述—ADC和DAC在数字系统中的应用 ADC和DAC在数字系统中的应用 * 数据测量/数据处理系统—将自然界的模拟量，经传感器转换成电信号(电流或电压)，电模拟量通过ADC变成数字量，此数字量可由数字系统传输和处理。 * 程序控制系统—将数字系统传输和处理的数字量，经DAC转换成电模拟量，再经模拟控制器实现对各种模拟量的控制。 11.1 概述—ADC和DAC的分类 数-模转换器——DAC 权电阻网络DAC 电路图： 计算电流： 设：开关Si接UR di=1 开关Si接地 di=0 权电阻网络DAC（续1） 计算电压vO （对n位DAC）： 若取RF=R/2， 有： 权电阻网络DAC（续2） 计算电压vO (取RF=R/2) 例1：对4位DAC，若输入d3 d2 d1 d0 =0110, VREF=10V， 例2：对8位DAC，若输入D VREF =-10V， 倒T型电阻网络DAC 电路图: 计算输出VO 倒T型电阻网络的特点: 由R和2R两种阻值构成; 误差小;转换速度快. 其它类型DAC 权电流型电路图: 权电容网络型电路图: 具有双极性输出的DAC 双极性输出:当输入数字量有±极性时，希望输出的模拟电压也对应为±。 原理:(以3位DAC为例) 具有双极性输出的DAC 电路实现:(以3位DAC为例) 计算输出VO 双极性网络的特点: 集成DAC 集成DAC芯片（两类型）: * 含DA(倒T型电阻)网络、模拟开关 * 含DA(倒T型电阻)网络、模拟开关、运算放大器 常用集成DAC芯片：8位；10位；16位等 集成DAC芯片的输入方式：并行输入；串行输入 并行输入有：DAC0832（8位） 串行输入有：MAX515 （10位） 模拟开关电路（CB7520中的CMOS电路） 例：集成DAC0832 模拟开关电路 CB7520 （AD7520） 10位AD转换器 CB7520中的CMOS模拟开关电路: 数-模转换器的主要参数 模拟输出量VO: 转换精度： * 分辩率：对输出最小电压的分辨能力 分辨率= （ n - DAC的位数） DAC的位数越多，分辨率越高 * 转换误差：实际输出与理论值之间的偏差。一般由电路的参考电压、电阻的偏差、模拟开关的内阻、和导通压降、运算放大器的零点漂移等多种原因造成。 转换速度：指送入数字量经DAC后输出模拟量达到稳态值所需要的时间。一般有：DAC的位数越多，转换时间越长。 模-数转换器——ADC 主要类型： *并联比较型 *反馈比较型(**计数型 **逐次渐近型) *双积分型ADC（V-T型）和V-F型 ADC的基本原理 并联比较型ADC 计数型ADC 逐次渐近型ADC 双积分型ADC（V-T型） 集成ADC和模-数转换器的主要参数 ADC的基本原理 A/D转换的基本步骤： 模拟信号 数字信号 采样和保持 ADC的采样和保持 采样和保持波形说明： ui ——输入的模拟信号 us ——采样的控制信号 uo ——输出的采样信号 ADC的量化和编码 量化和编码说明： ADC的量化方法 并联比较型ADC 电路图（3位ADC）： 组成: 分压器 比较器 寄存器(D触发器) 编码器(输出电路) 工作原理： 输入信号经过7个参考电压的分压器和比较器，将比较结果送入触发器寄存。再经编码器输出3位数码。 （输入/输出的逻辑函数式见P (11.3.2) 表11.3.1） 电路