电工电子技术-17

第十七章模拟量和数字量的转换 第一节数字 模拟转换器第二节模拟 数字转换器 第一节数字 模拟转换器 DAC基本概念DAC的电路结构及工作原理DAC的主要技术指标 返回 我们把从数字信号到模拟信号的转换成为数 模转换 或D A转换 把从模拟信号到数字信号的转换成为模 数转换 或A D转换 实现D A转换的电路称为D A转换器 简写为DAC 实现A D转换的电路称为A D转换器 简写为ADC 返回 传感器 模拟信号 ADC 数字信号 计算机 DAC 模拟控制 返回 ADC和DAC是将数字计算机应用于生产过程自动控制的桥梁 一 DAC基本概念 返回 1 DAC的基本框图 DAC的输入是一个n位的二进制数D 表示为 D Dn 1 2n 1 Dn 2 2n 2 D0 20 经过DAC电路后输出为模拟电压UO 其大小与输入的二进制代码的大小成比 设比例系数为K 则 二 DAC的电路结构及工作原理 1 T型电阻网络DAC DAC包括权电阻网络 模拟开关和求和放大器三个部分 返回 T型电阻网络 2R R R R 2R 2R 2R 2R S1 S0 S3 S2 D0 D1 D2 D3 UR D A UD 1000 UR 24 R 同理 返回 戴维宁等效电路 D1 1等效电压源为UE UR 23 D2 1等效电压源为UE UR 22 D3 1等效电压源为UE UR 21 返回 DAC等效电路 应用叠加原理 电阻网络开路电压UE为 返回 当输入D是n位数字量时 T形电阻网络DAC的特点 电阻种类只有R和2R两种 便于集成和提高精度 返回 2 倒T型电阻网络DAC I UR R 当输入D是n位数字量时 返回 三 DAC的主要技术指标 1 分辨率数 模转换器的分辨率是指最小输出电压 对应的输入二进制数为1 与最大输出电压 对应的输入二进制数的所有位全为1 之比 分辨率 1 2n 1 例如 常用的8位DAC的分辨率约为 1 28 1 0 004 返回 2 精度转换器的精度是指输出模拟电压的实际值与理想值之差 即最大静态转换误差 3 线性度通常用非线性误差的大小表示数 模转换器的线性度 4 输出电压 或电流 的建立时间从输入数字信号起 到输出电压或电流到达稳定所需的时间 称为建立时间 5 电源抑制比输出电压的变化与相对应的电源电压变化之比 称为电源抑制比 返回 并联比较型ADC逐次逼近型ADC 返回 第二节模拟 数字转换器 返回 模拟 数字转换的过程包括取样 保持 量化 编码四个步骤 一般取样 保持用一个取样保持电路完成 量化与编码用ADC完成 一 并联比较型ADC 包括分压器 比较器 编码器三部分 分压器将输入模拟量予以量化 再把得到的2N个量化电平与基准电压进行比较 再将比较结果进行编码 从而得到相应的数字量 R A B C D E F G D0 D1 D2 数字输出 优点 转换速度快 缺点 需要的比较器数目多 位数越多此矛盾越突出 返回 返回 二 逐次逼近型ADC 逐次逼近型模 数转换器一般由顺序脉冲发生器 逐次逼近寄存器 数 模转换器和电压比较器等几部分组成 逐次逼近是由D A转换器从高位到低位逐位增加转换位数 产生不同的已知电压UA 把输入电压UI逐次与这些已知电压进行比较而实现 返回 8g 4g 8g 4g 2g 8g 4g 1g 8g 8g 13g 12g 13g 14g 13g 13g 13g 保留 保留 撤去