集成DAC和ADC的原理与组成.ppt

第6章 集成dac和adc的原理与组成 6 1集成数模转换器 dac 6 2集成模数转换器 adc 6 3应用举例 典型的数字控制系统框图 6 1集成数模转换器 dac dac 把输入的数字量变换成与之成一定比例的模拟量 d n位数字量k 比例常数vref 参考电压vlsb 最小输出电压 d 1时的输出电压 6 1集成数模转换器 dac 6 1 1常用d a换器技术 6 1 2集成dac的组成 6 1 3dac的主要技术参数 6 1 4集成dac芯片的选择 6 1 5典型集成dac应用举例 6 1 1常用d a转换技术 一 权电阻网络dac 特点 电阻取值太多 二 t型电阻网络dac 1 电流相加型 特点 流过开关的电流变化较大 t型电阻网络dac 2 电压相加型 特点 流过开关的电流变化较大 三 倒t型电阻网络dac 特点 开关的接触电阻影响转换精度 四 电流激励型dac 特点 用恒流源iref 开关用差分放大器 速度高 五 双极性转换dac 1 1 偏移二进制码2 补码 双极性转换dac 2 当输入为10 0时 输出为0 因此 要注入偏置电流 输入从 1到0变化时 输入所有位都变 将会产生最大的毛刺 6 1 2集成dac的组成 1 仅集成电阻网络和模拟开关 2 集成了电阻网络 模拟开关 参考电源和输出运算放大器 3 除上之外 还集成了外围接口电路 带输入缓冲器或锁存器 带输入数据分配器 带输入串 并变换器 带输入fifo 6 1 3dac的主要技术指标 1 二 转换误差 失调误差增益误差非线性误差 dac的主要技术指标 2 三 建立时间d a转换器输入发生阶跃到输出稳定在规定的误差范围内的最大时间 低速 建立时间 300 s 工作速度 3 3khz中速 建立时间10 300 s 工作速度100 3 3khz高速 建立时间0 01 10 s 工作速度100mhz 100khz 6 1 4集成dac芯片的选择 dac芯片的选择 1 输入数字量的特征2 负载特性3 参考电源的特性4 动态特性5 接口特性6 工作条件 环境条件 6 1 5典型集成dac应用举例 dac0832功能图 dac0832内倒t形网络 双缓冲工作方式连接图和时序图 单缓冲和直通工作方式 6 2集成模数转换器 adc 6 2 1a d转换的一般过程 6 2 2常用a d转换技术 6 2 3集成adc的组成 6 2 4adc的主要技术参数 6 2 5集成adc芯片的选择 6 2 6典型集成adc应用举例 adc 把模拟信号转换为一定格式的数字量 6 2 1a d转换的一般过程 一 采样和保持 采样 以一定的周期读取输入电压信号 采样定理 fs 2 famax工程上 fs 10famax保持 使读取的信号在周期内不变 采样和保持电路 二 量化和编码 量化 把取样电平归化到最接近的离散电平上 编码 用二进制码表示离散电平 四舍五入去零求整 量化误差 6 2 2常用a d转换技术 一 并行型a d转换器二 串 并型a d转换器三 逐次比较型a d转换器四 双积分型a d转换器五 v f型a d转换器六 型a d转换器 一 并行型a d转换器 并行型a d转换器 八位双极性快速并行型a d转换器 特点 转换速度高 100mhz以上 器件量过大 精度不高 二 串 并行型a d转换器 特点 兼顾转换速度和器件量 三 逐次比较型a d转换器 特点 转换速度中速 几十k到几百khz 成本较底 12位二进制a d转换电压2865 量化单位 的比较过程 逐次比较型adc的vf波形图 va 2865量化单位 4位十进制a d转换电压3495的比较过程 四 双积分型a d转换器 1 开始时 计数器为零 电容c上电压为零 2 第一阶段 s1接通 s2断开 积分器对va积分 g为高 门开 计数器计数 直到计满 计数器重新回零 3 第二阶段 s2接通 s1断开 积分器对 vref积分 g为高 门开 计数器计数 直到g低 门关 计数器停止计数 双积分型a d转换器工作原理 3位半bcd码双积分型adc功能图 图6 3 3icl7135连接图和工作时序图 数字设计引论 6 3adc和dac的应用实例 1 抗干扰能力强 2 电路结构简单 3 编码方便 4 转换速度低 双积分型a d转换器的特点 五 v f型a d转换器 电压 频率 数字 v f型a d转换器逻辑图 六 型a d转换器 型adc在va 0时的工作波形 型adc在va 8v时的工作波形 型adc在va 8v时的各点电压或逻辑关系表 一种集成 型adc原理框图 6 2 3集成adc的组成 1 仅集成量化编码器电路 2 集成了s h电路和量化编码器电路 3 除上之外 还集成了外围接口电路 带有各种输出接口 带有多路输入通道选择 带有内部存储器 带有输出分配电路 带有微处理器的可编程adc 6 2 4adc的主要技术参数 二 转换误差 绝对误差 定义为输出数字量对应的理论模拟值与实际输入模拟值之间的差值 1 2lsb 1lsb 相对误差 定义为上述差值与额定最大输入模拟值的百分数 0 05 0 1 三 转换时间 adc完成一次转换所需的时间 6 2 5集成adc的选择 要考虑的因素 一 输入模拟量的性质二 系统对分辨率 转换精度 转换时间等的要求三 参考电压四 输出要求五 控制时序六 环境要求七 功耗 体积 成本等 集成adc产品的选择 6 2 6集