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第8章 D/A、A/D转换器 D/A、A/D转换器的应用 D/A转换器(1) D/A转换器(2) D/A转换器(3) D/A转换器(4) D/A转换器(5) D/A转换器(6) D/A转换器(7) D/A转换器(8) D/A转换器(9) D/A转换器(10) D/A转换器(11) D/A转换器(12) D/A转换器(13) A/D转换器(1) A/D转换器(2) A/D转换器(3) A/D转换器(4) A/D转换器(5) A/D转换器(6) A/D转换器(7) A/D转换器(8) A/D转换器(9) A/D转换器(10) A/D转换器(11) §8.1 D/A转换器 基本原理 主要参数 §8.2 A/D转换器 转换过程 转换方法 主要参数 {end} 物理量 传 感 器 放 大 器 A/D 计 算 机 D/A 执 行 机 构 模拟信号 数字信号 模拟信号 数字信号 典型数字测量控制系统框图 数码 寄存 器 n位 模拟 开关 解码 网络 求和 电路 基准电压 D/A转换器的功能 将数字信号转换成模拟信号（电压或电流） D/A转换器的基本原理 原理框图 根据采用的解码网络的不同 T型电阻网络型 倒T型电阻网络型 权电阻网络型 权电流网络型 权电容网络型 输入n位数字量 输出模拟量 D/A转换器的基本原理 基本原理 （T型电阻网络型） 数字量输入 与 的对应关系如何? 基准电压 - + + 当 时, 当 时, 开关接地 开关接基准电压 数字量不同 不同 与 的对应关系如何? 当输入数字量为0时 - + + - + + 当 , 时 - + + - + + 当 , 时 - + + - + + - + + 当 , 时 当 , 时 当 , 时 应用叠加原理可得 输出模拟量与输入数字量成正比 - + + T型电阻网络的优缺点 输出只与电阻的比值有关，只采用两种阻值的电阻。 便于工程实现 转换速度低 输出端产生尖峰脉冲 各位数码变化引起的电流变化到达运算放大器的输入端的时间不同 网络精度较高 D/A转换器的基本原理 倒T型电阻网络的工作原理 D/A转换器的基本原理 - + + 当 时, 当 时, 开关接同相输入端 开关接反相输入端 倒T型电阻网络的工作原理 D/A转换器的基本原理 - + + 倒T型电阻网络的工作原理 D/A转换器的基本原理 - + + 各支路电流不随开关位置的不同而改变，不存在传输时间差 转换速度提高 动态误差减小 {end} D/A转换器的主要参数 转换精度 分辨率（百分比） 转换误差 位数越多，转换精度越高 输入数字量满刻度时， 一般用最低有效位的倍数来表示，如： 最小输出电压 满刻度输出电压 = 数字量的位数 实际输出值与理论输出值之差 最小输出电压 产生误差的主要原因 参考电压的波动 运放的零点漂移 电阻值的偏差 转换速度 ----用建立时间表示 数字信号由全0变全1，或由全1变全0时，输出建立稳定值所需要的时间 D/A转换器的主要参数 建立时间 不含参考电压源和运放 含参考电压源和运放 建立时间可达 以下 建立时间 {end} A/D转换器的功能 将时间上和幅值上都连续的模拟量（电压或电流）转换为数值与其大小成正比的数字信号 A/D转换的过程 采样 量化 保持 编码 采样与保持 采样定理 采样开关 保持 将输入模拟信号转化成离散的阶梯信号 ------保证采样后的信号能够不失真地反映输入信号 输入模拟信号的最高频率 采样频率 量化与编码 量化 ----将采样输出电压用某个最小单位的整数倍来表示的过程 最小单位 ----量化单位（△） 数字量最低有效位的1所代表的模拟量的大小 编码 ----将量化结果用代码表示 例：将0~1V连续变化的模拟量转换成三位二进制代码 量化单位 模拟电压 二进制码 量化结构 0V 000 001 010 011 100 101 110 111 量化误差 因为模拟量不可能是量化单位的整数倍，因此存在误差。 最大量化误差为△ 增加编码位数可减小量化误差 {end} A/D转换的方法 直接转换 并行比较A/D 反馈比较A/D 计数型A/D 逐位比较式A/D 间接转换 ------双积分式A/D 速