数字电子电路课件第10章

第10章模数转换器和数模转换器,目的、要求：,重点、难点：,了解D/A转换器的分析方法，掌握D/A转换器的计算方法，以及量化级的概念。,D/A转换器的分析，计算及量化误差。,模/数（A/D）转换器和数/模（D/A）转换器是计算机与各用户之间联系的重要接口。在一个实际的系统中有两种基本的量模拟量和数字量。,模拟量：,指在数值上和时间连续变化的物理量。,数字量：,指在时间上离散的物理量。,数模转换器（DAC）：,作用：,模数转换器（ADC）：,将模拟信号转换为数字信号。,将数字信号转换为模拟信号。,用途：,是计算机与用户之间的接口电路。,第10章模数转换器和数模转换器,10.1概述,10.1.1数字控制系统：,我们所用的计算机是数字计算机，模拟量不能直接传送给电子数字计算机进行处理与控制，而应首先将这些模拟量通过传感器变成电信号。传感器：就是把非电信号转换为电信号。再把电模拟信号（电压，电流）经ADC模/数转换器变成数字信号送到计算机里。而计算机进行实时控制时，控制对象是模拟量，所以必须经DAC数/模转换器把数字量转换成电模拟量。,模拟通信：收音机、电视机，其模拟信号在空中传输。,模拟信号缺点：,抗干扰能力差。,不保密。,数字信号：,其抗干扰能力强；保密性好。,数据传输系统方框图,10.1.2数据传输系统,模拟信号经传输器，把多路输入信号分时地送到A/D转换器ADC,由发射机将数字信号发射输出出去。接收机收到数字信号后，经D/A转换器DAC转换成模拟信号，最后由模拟信号输出多路传输器分成多路信号。,由于分时工作收、发两地要严格同步，这由双方的定时产生器来完成。,10.2.1数模转换原理和一般组成,10.2数模转换器（DAC）,DAC作用:,将输入的二进制数字信号D转换成模拟信号，并以电压或电流的形式输出。,如表：,1.数模转换原理,相邻两个编码信号转换出来的数值是不连续的值，它们中间的差值由最低码所代表的位权来决定。该差值是信息所能分解的最小量，通常称量化级。,n为二进制码位数。,二进制位数多，转换精度越高。,右图表示了4位二进制代码的数字信号通过DAC输出模拟信号电压对应关系:,输入的数字信号首先存储在数字寄存器内，寄存器的并行输入的每一位驱动一个数字位模拟开关，通过模拟开关，将参考电压按位权关系加到电阻解码网络，使输出模拟电压恰好与该位数码所代表的数值相对应。,2.DAC的一般组成,10.2.2权电阻网络DAC,如图示：它由数字寄存器、模拟电子开关（Si）、权电阻解码网络、运算放大器（A）、基准电源（VREF）组成。,数字量D0D1D2D3用来控制模拟电子开关S0S1S2S3的状态，即每一位Di控制相应的一个模拟开关Si。,权电阻网络：n位二进制代码，由n个电阻组成。网络中各支路的电阻R0Rn-1，按权值大小成比例减小。与Di（或Si）相连的电阻Ri=2n-1-iR,二进制码的位权值越大，对应的权电阻值越小。,I=I3+I2+I1+I0,对n位：,输出电压：,例101由一个4位D/A转换器，输入4位二进制数码D3D2D1D0=1101，基准电压VREF=8V，转换比例系数为1，求V0？,解：,=6.5V,例102自学,当二进制码位数较多时，由于电阻阻值的分散性很大，精度很难保证。为此，当二进制码位数较