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第8章模拟量与数字量转换 将数字量转换为模拟量的装置称为数 模变换器 简称D A转换器 DAC 将模拟量转换为数字量的装置称为模 数变换器 简称A D转换器 ADC 它们是重要的接口器件 一 DAC的结构 工作原理 1 权电阻D A变换器 第1节D A转换器 根据反相比例运算公式可得 输出模拟电压的大小直接与输入二进制数的大小成正比 实现了数字量到模拟量的转换 I0 I1 I 2 R 2RT形电阻网络DAC A uo S2 S3 2R 2R R3 R2 RF 0 0 UR R C D 2R UD UR Uc UR 2 UB UR 4 UA UR 8 即 每个2R支路中的电流也逐位减半 I I3 I2 I1 I0 DAC0832管脚分布图 二 集成DAC DAC0832简化电路框图 1 分辨率指分辨最小电压的能力 常用最小输出电压和最大输出电压之比 即1 2n 1 有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率 2 转换精度指最大静态转换误差 一般是小于最低有效位为1时的输出电压的1 2 常用用相对值表示 1 2 2n 1 1 2n 1 3 输出电压 电流 的建立时间输入数字量为全0到全1 输出电压达到稳定值所需要的时间 超高速 100nS 较高速 100nS 1 S 高速 1 10 S 中速 10 100 S 低速 100 S 三 DAC的主要性能指标 第2节A D转换器 A D转换器的任务是将模拟量转换成数字量 它是模拟信号和数字仪器的接口 一 ADC的工作过程 1 采样 保持 采样 将模拟量在时间上离散化 保持 采样值稳定维持一段时间 以完成量化 香农采样定理 2 量化 编码 量化 将采样值在数值上离散化 将采样后的电压值表示为最小数量单位 的整数倍 最小数量单位 数字量为1时 对应的模拟量 量化方法 取整 四舍五入量化误差 1 2 编码 将量化后的值二进制代码表示 1 并联比较型 优点是转换速度快 缺点是所需比较器数目多 位数越多矛盾越突出 二 ADC的工作原理 2 逐次逼近式ADC 工作原理可用天平秤重过程作比喻来说明 若有四个砝码共重15克 每个重量分别为8 4 2 1克 设待秤重量Wx 13 4克 可以用下表步骤来秤量 原理框图 1 分辨率 以输出二进制代码的位数表示分辨率 位数越多 量化误差越小 转换精度越高 3 转换时间 完成一次转换所需要的时间 即从它接到转换命令起直到输出端得到稳定的数字量输出所需要的时间 2 转换精度 最大误差一般不大于最低有效位所对应的输入模拟电压 相对精度1 2n 1 三 ADC的主要性能指标 四 集成ADC 集成ADC 逐次比较型 双积分型等 8位 12位 20位等 集成ADC0809 8位 前置8选1模拟开关 后置三态输出数据锁存器 另有相应的控制端 便于程序控制 易于直接微机 思考题1 DAC和ADC有什么用途 2 R 2RT形电阻网络有什么特点 为什么通常采用R 2RT形电阻网络DAC而不用权电阻DAC 3
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