第九章数-模和模-数变换(13A).pptx

9.1 数模转换器DAC 9.2 模数转换器ADC;随着数字技术，特别是计算机技术的飞速发展与普及，使得数字系统具有了模拟系统无法比拟的高可靠性、高抗干扰能力和高度智能化等优点。;第 九 章 数模和模数转换;第 九 章 数模和模数转换;权电阻解码网络DAC;9.1.1 数模转换的基本原理;D/A转换中数字量与模拟量的对应关系 ;D/A转换中数字量与模拟量的对应关系 ;D/A转换器的原理框图 ;9. 1.2 权电阻解码网络DAC;9. 1.2 权电阻解码网络DAC;9. 1.2 权电阻解码网络DAC;9. 1.2 权电阻解码网络DAC;例9.1.1 ;9.1.4 倒T型电阻网络DAC;9.1.4 倒T型电阻网络DAC;9.1.4 倒T型电阻网络DAC;例9.1.2 ;建立时间tset：从输入的数字量发生变化开始，直到输出电压(或电流)进入与稳态值相差?0.5LSB范围以内的这段时间为建立时间。;1、转换速度;2、转换精度;分辨率越高，转换时对输入量的微小变化的反应越灵敏。而分辨率与输入数字量的位数有关，n越大，分辨率越高。 ;实际能达到的转换精度由转换误差决定。转换误差是指实际输出的模拟电压与理想值之间的最大偏差。 ;非线性误差是一种没有一定变化规律的误差，一般用在输入数字量满刻度范围内，输出电压偏离理想转移特性的最大值来表示。 ;漂移误差是由于运算放大器的零点漂移造成的。这种误差与数字量的大小无关，它只把理想直线向上或者向下平移，使之不经过原点，并不改变其线性，因此也称它为平移误差。 ;增益误差是指实际转换特性的斜率与理想特性曲线斜率的偏差。;温度系数 ;9.2 模数转换器;采样（也称取样）是按一定的时间间隔抽取模拟量的值，将时间上连续变化的信号vi转换为时间上离散的信号vs，即将时间上连续变化的模拟量转换为一系列等间隔的脉冲，脉冲的幅度取决于输入模拟量。;1、采样与保持;输入的模拟电压经过采样保持后，得到的是阶梯波。由于阶梯的幅度是任意的，将会有无限个数值，因此该阶梯波仍是一个可以连续取值的模拟量。而数字量的位数是有限的，只能表示有限个数值(n位数字量只能表示2n个数值)。任何一个数字量的值只能是某个规定的最小数量单位的整数倍。因此，用数字量表示这种取样保持信号时，必须把它转换为规定的最小数量单位的整数倍，这一转换过程称为量化。把量化的结果再转化为相应的代码的过程称为编码。;量化过程中所取的最小数量单位称为量化单位，用?表示，它是数字量最低有效位为1时所对应的模拟量，即1?=1LSB。由于取样保持后的电压不一定能被?整除，所以量化前后不可避免的存在舍入误差，此误差称为量化误差δ。量化误差属于原理误差，它只能减少，不能消除。ADC的位数越多，各离散电平之间的差值越小，量化误差就越小。 ;划分量化电平的两种方法;A/D转换器 (ADC)的分类;A/D转换器 (ADC)的分类;9.2.2 并行比较型ADC;电阻链把参考电压VREF分压，得到从（1/15）VREF到（13/15）VREF之间七个等级，量化单位Δ=(2/15)VREF。这七个的等级的电压分别接到七个电压比较器C1~C7的负输入端，作为比较基准。同时，将输入vI接到七个电压比较器的正输入端，与这七个基准电压进行比较。;并行比较型ADC;寄存器：由七个D触发器构成。在时钟脉冲CP的作用下，将比较结果暂时寄存，以供编码用。;并行比较型ADC代码转换表;并行比较型ADC的优点是转换速度很快，完成一次转换所需的时间仅包括比较器的比较时间、触发器的翻转时间和三级门电路的传输延迟时间。缺点是随着分辨率的提高，电路所需电压比较器和触发器的数目按几何级数增加。对于一个n位二进制输出的并行比较型ADC，需2n-1个电压比较器和2n-1个触发器，编码电路也随n的增大变得相当复杂。其转换精度将受分压网络和电压比较器灵敏度的限制。因此，这种转换器适用于高速，精度较低的场合。 ;9.2.4 逐次渐近型ADC;逐次渐近型ADC;逐次渐近型ADC;逐次渐近型ADC的特点;9.2.5 双积分型ADC ;双积分型ADC;双积分型ADC;双积分型ADC;双积分型ADC的工作波形;双积分型ADC的特点;分辨率（分解度）：表示ADC对输入模拟信号的分辨能力。以输出二进制或十进制数的位数表示。; 转换误差（相对误差或相对精度） ;转换速度是转换时间的倒数。;小 结