第十数模和模数转换.pptVIP

第十章 数/模和模/数转换 §10.1 概述 §10.2 数/模（D/A）转换 §10.3 模数（A/D）转换 §10.4 采样保持电路（略） §10.1 概述 三、模拟输入输出系统 一、D/A变换器的基本构成 模拟开关 电阻网络 运算放大器 二、基本变换原理 运放的放大倍数足够大时，输出电压VO与输入电压Vin的关系为： 若输入端有n个支路, 则输出电压VO与输入电压Vi的关系为： 令每个支路的输入电阻为2iRf , 并令Vin为一基准电压Vref，则有 如果每个支路由一个开关Si控制，Si=1表示Si合上，Si=0表示Si断开，则上式变换为 权电阻网络 如果用8位二进制代码来控制图中的S1～S8(Di=1时Si闭合；Di=0时Si断开)，则不同的二进制代码就对应不同输出电压VO； 当代码在0～FFH之间变化时，VO相应地在0～-(255/256)Vref之间变化； 为控制电阻网络各支路电阻值的精度，实际的D/A转换器采用R-2R梯形电阻网络，它只用两种阻值的电阻(R和2R)。 R-2R梯形电阻网络 三、主要技术指标 1、分辨率（Resolution） 输入的二进制数每±1个最低有效位 (LSB)使输出变化的程度。 分辨率的表示有两种： ? 最小输出电压与最大输出电压之比 ? 用输入端待进行转换的二进制数的位数来表示， 位数越多，分辨率越高。 分辨率的表示式为： 分辨率=Vref/2位数或 分辨率=（V+ref+V-ref)/2位数 若Vref=5V，8位的D/A转换器分辨率为5/256=20mV。 分辨率举例 一个满量程为5V的10位D/A变换器，±1 LSB的变化将使输出变化 5/210 = 5/1024 = 0.00488V = 4.88mV （LSB-Least Significant Bit） 2、转换精度（误差） 实际输出值与理论值之间的最大偏差 可用最小量化阶⊿来度量： ⊿=±1/2 LSB 也可用满量程的百分比来度量： 如0.05% FSR (FSR-Full Scale Range) 3、转换时间 从开始转换到与满量程值相差±1/2 LSB所对应的模拟量所需要的时间 DAC（数字模拟变换集成电路）是系统或设备中的一个功能 器件，当将它接入系统时，不同的应用场合对其输入输出有不 同的要求， DAC的输入输出特性一般考虑以下几方面： （1）输入缓冲能力：DAC的输入缓冲能力是非常重要的，具有 缓冲能力（数据寄存器）的DAC芯片可直接与CPU或系统总线相 连，否则必须添加锁存器。 （2）输入码制：DAC输入有二进制和BCD码两种，对于单极性DAC可接收二进制和BCD码；双极性DAC接收偏移二进制或补码。 （3）输出类型：DAC输出有电流型和电压型两种，用户可根据需要选择，也可进行电流→电压转换。 （4）输出极性：DAC有单极性和双极性两种，如果要求输出有正负变化，则必须使用双极性DAC芯片。 （2）DAC0832引脚和内部结构如图所示。 DAC0832的内部结构 2.DAC0832的数字接口 8位数字输入端 DI0～DI7（DI0为最低位） 输入寄存器（第1级锁存）的控制端 ILE、CS*、WR1* DAC寄存器（第2级锁存）的控制端 XFER*、WR2* 直通锁存器的工作方式 两级缓冲寄存器都是直通锁存器 LE＝1，直通（输出等于输入） LE＝0，锁存（输出保持不变） DAC0832的工作方式：直通方式 LE1＝LE2＝1 输入的数字数据直接进入D/A转换器 DAC0832的工作方式：单缓冲方式 LE1＝1，或者LE2＝1 两个寄存器之一始终处于直通状态 另一个寄存器处于受控状态（缓冲状态） DAC0832的工作方式：双缓冲方式 两个寄存器都处于受控（缓冲）状态 能够对一个数据进行D/A转换的同时；输入另一个数据 优点：数据接收与D/A转换可异步进行； 可实现多个DAC同步转换输出——分时写入、同步转换 3. DAC0832的模拟输出 Iout1、Iout2——电流输出端 Rfb——反馈电阻引出端（电阻在芯片内） VREF——参考电压输入端 ＋10V～－10V AGND——模拟信号地 VCC——电源电压输入端 ＋5V～＋15V DGND——数字信号地 单极性电压输出 Vout＝－Iout1×Rfb ＝－（D/28）×VREF 单极性电压输出：例子 设 VREF＝－5V D＝FFH＝255