电子技术4第 14 章　数转换与模数转换.pptVIP

14.2.3 双积分型A/D转换器 1.电路组成 又称双斜率A/D转换器，基本原理是对输入模拟电压和基准电压进行两次积分：先将输入电压uI转换成与之大小对应的时间间隔TC，再在此时间间隔内用固定频率计数器计数，计数器所计数字量正比于输入模拟电压。 由于需要积分两次，因此双积分型A/D转换器速度较低，但分辨率较高，适合高精度要求但对速度要求不高的场合，如数字万用表等。 积分器 比较器 开关S1选通模拟输入电压或者基准电压，S2控制积分器是否处于积分状态。比较器对uO判符号，uO≤0时输出Co＝1（高电平）；否则输出低电平。 计数器对输入的时钟脉冲个数计数，计满时溢出并置1，控制S1动作以选择输入模拟信号或基准电压。 2.工作过程 双积分之前，控制电路使计数器清零S2闭合使电容C放电，放电结束后，S2再断开。 第一次积分，S1接模拟电压输入，输出电压uO为 第一段积分由计数器记录下uO大小对应的时间T1，积分器工作到计数器溢出为止，此时定时器置1，控制S1接通基准电压输入端。 T1是n位二进制计数器由0计数到溢出所需的时间，N1为计数器的最大十进制数，fC为时钟脉冲CP的频率。 由于N1和fC为固定值，所以第一阶段结束时积分器的输出为 第二次积分，S1接基准电压输入，输出电压uO为 由于是反相积分，输出结果与0比较，当uO(t)0时，时钟输入控制门被关闭，计数器停止计数，结束第二次积分。 若第二次积分阶段计数器计数值为N2，则 第一次积分 第二次积分 上述分析可见，双积分型是将输入电压和基准电压转换成时间间隔（计数脉冲）进行比较。具有抗干扰能力强，对器件稳定性要求不高，输出二进制数的位数易做得很高，因此分辨率及精度较高。 14.2.4 A/D转换器的主要技术指标 1.分辨率 以输出的二进制的位数n表示，位数越多量化误差越小。 2.转换精度 实际输出与理论输出的偏离程度。 3.转换精度 完成一次转换所需要的时间。 4.输入模拟电压范围 通常单极性输入时为0～5V，双极性输入时为-5～+5V。 14.2.5 集成A/D转换器ADC0809及其应用 ADC0809是CMOS工艺8位逐次比较型A/D转换芯片，28脚双列直插封装（DIP28），具有8个通道的模拟量输入，可在程序控制下对任意通道分时进行A/D转换。 1.ADC0809的主要技术指标 工作电压：5～15 V 分辨率：8位 时钟频率：640 KHz 转换时间：100 ms 未经调整误差：1/2 LSB和1 LSB 模拟量输入范围：0～5 V 功耗：15 mW 2.ADC0809的结构 由8位A/D转换电路、8路模拟开关、地址锁存与译码电路、以及三态输出锁存器组成。 DAC0809引脚图 DAC0832内部结构 8路模拟输入 模拟输入的通道选通由地址ABC控制 * 第 14 章　数模转换与模数转换 * 第 14 章　数模转换与模数转换 D/A转换器 A/D转换器 本章小结 传感器 模 拟 信 号 ADC 模拟控制 DAC 数 字 信 号 数字计算机 数字控制 数字电路 大脑 模拟I/O 耳目/手脚 一般自动化设备和仪器的内部组成框图如下： 神经传输 能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简称A/D转换器或ADC； 能将数字量转换为模拟量的电路称为数模转换器，简称D/A转换器或DAC。 模－数 转换器 数－模 转换器 典型的自动控温锅炉实例： 14.1 D/A转换器 主要要求： 理解D/A转换的原理与过程 了解D/A的组成和分类 了解D/A的基本参数及应用 D/A(Digital to Analog Converter，简称DAC)的作用是把数字量信号转换成模拟电压。 数字系统信号往往是多位二进制来表示，每一位都有一定的“权”。数字量化为模拟量，即是二进制数化作十进制数的过程： ⑴按权展开，求相应位的模拟量； ⑵相加求和，求总的模拟量。 模块框图 如输入为d0~dn-1的n位数字量，输出为模拟电压uo，则具体变换过程为把每一位按“加权和”展开，总和构成模拟电压量。其中dn-1的权为2n-1， d0的权为20。 转换特性 DAC的一般构成： ⑴电阻网络：实现按权展开； ⑵电子开关: 给定数字量； ⑶求和电路: 完成模拟量相加。 存在多种网络形式。 由晶体管或MOS管组成。 由运放组成 14.1.1 　权电阻D/A转换器 这类转换器一般内部由权电阻网络、模拟开关、基准电压（VREF）和运算放大器四部分组成。 模拟开关 电阻网络 运算放大器 每一位双向开关控制一位数字量，某位bi=0时，对应Ri上无电流； bi=1时，对应Ri上有电流Ii 例如输入数字量为1001，则b4b3b2b1=1001 基准电压UREF具有高稳定性，N为数字量加权和。 由集成运放“虚短