中南大学数字电子技术 第七章 模拟与数字混合系统及应用.ppt

第七章 模拟与数字混合系统及应用 7.1 555定时器及应用 7.2 D/A转换和A/D转换 7.1 555定时器的原理和应用 数字电路区别于模拟电路的主要特点之一是：它的工作信号是离散的脉冲信号。 最常用的脉冲信号是方波(矩形波)。如何产生方波以及对不理想的方波如何整形，是本节讨论的重点。 电容充放电知识复习： 7.1 555定时器的原理和应用(续） 一、 555定时器的电路结构和基本功能 555定时器的管脚图 2.基本功能 1. 555定时器做施密特触发器 ⑴电路： ⑵工作原理： ⑶施密特触发器的应用： 555定时器的基本应用(续） 图示暂稳态： ⑴单稳态触发器电路： ⑵工作原理： ⑶输出脉冲宽度tw 多次触发时的情况： ⑷可重复触发的单稳态触发器 ⑷可重复触发的单稳态触发器（续） ⑷可重复触发的单稳态触发器（续） ③ 可重复触发的单稳态触发器的波形图： ⑸单稳态触发器的应用 2) 延时 3. 555定时器做多谐振荡器 ⑴电路： ⒉ 转换原理 ⒉ 转换原理（续） ⒉ 转换原理（续） 常见DAC输出公式归纳 四、DAC常见输出形式 说明:单极性输出DAC,输入数字量一般采用自然二进制数. 2.双极性输出方式 ⑴偏移二进制码输入时，输入与输出的关系 有表可知： ⑵偏移二进制码输入的DAC电路 2. 集成D/A转换器 DAC0832 2. 集成D/A转换器DAC0832 2. 集成D/A转换器DAC0832 七. DAC应用 6.3.2 A/D 转换器(ADC) 一、转换原理 ⒈采样电路 ⑶采样保持电路 ⒉ 量化编码 3. 关于量化误差 并联比较型ADC特点： 转换速度快； 结构复杂。 三.逐次比较型ADC 逐次逼近型ADC的特点： 四. 间接转换型ADC （2）第一次积分阶段 （3）第二次积分阶段 在T2结束时vO的表达式可写为： 双积分型ADC的特点： 五、主要技术指标 0 1 0 … 0 1 1 0 … 0 ?I ≥3/4VREF 1 0 1 0 ?I 3/4VREF 转换原理 0 0 1 … 0 1 0 1 … 0 ?I ≥5/8VREF 1 0 1 0 ?I 5/8VREF 1 0 转换原理 1 0 0 0 0 0 0 0 ?A=6.84V VREF=10V 1 0 1 0 1 1 1 1 三位逐次比较型ADC工作过程 0 0 0 清0初始化 1 0 0 S1置最高位 QC QB QA 0 1 0 1 1 0 最高位比较 S3置最低位 S2置次高位 次高位比较 1 1 1 1 0 1 0 1 1 0 0 1 最低位比较 S4锁存 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 并行码输出 最高位保留1 最高位保留0 ⑴速度较高； ⑵精度较高； ⑶转换时间固定（如4位ADC需5个CP脉冲）； ⑷一般输出带有缓冲器，便于与微机接口，应用较广泛。 间接转换型ADC实现基本原理 直接转换型ADC是直接进行输入模拟电压到输出数字编码的变换。 双积分型ADC 间接转换型ADC是是通过电压－时间变换或电压－频率变换，对变换后的时间或频率进行计量，从而得到数字编码量。 对输入模拟电压进行积分，将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔。再对已知参考电压进行积分。积分时利用时钟脉冲和计数器测出相应时间间隔，进而得到相应的数字量输出。该ADC也称为电压－时间－数字式积分器 。 积分器 （1） 当?I 为＋3V，红线所示波形。设电路对?I 的积分时间t1=60 ms，对VREF积分时使?O=0的时刻为t2。计算t1时刻 ?O=？ t2-t1 =? （2） 若?I改为＋4V，蓝线所示波形，再计算t1=60 ms 时的?O 和 t3-t1的值 解： (1) t2-t1=30 ms 60 110 －6 ＋3 t (ms) ?O(V) t1 t2 100 90 t (ms) －3.8 －5.1 ＋4 t3 P (－6V ) (+3V ) (－6V ) (+3V ) (+4V ) ?I(V) t3-t1=40 ms (2) 结论: (1) t1一定， ?P与?1成正比。 (2) t1、VREF一定，t2- t1与?I 成正比。 双积分型ADC电路原理分析 它由积分器、过零比较器（C）、时钟脉冲控制门（G）和定时器、计数器（FF0～FFn）等几部分组成 如:n=8时,数字量输入与模拟量输出之间的关系如下表: ● ●