南京邮电学院《模拟电子技术基础》第八章-数电

第八章A/D和D/A变换,一、概念及其应用,二、主要技术指标,1.精度：用分辨率、转换误差表示,2.速度：用转换时间、转换速率表示,图8.0.1典型的数字控制系统框图,第一节DAC,一、DAC的基本原理,图8.1.2D和uA的关系图,1111,1110,1101,1100,1011,1010,1001,0001,0010,0011,0100,0101,0111,0110,2,4,6,-6,-4,-2,D,uA,1.构成,2.工作原理,电阻网络、双向电子模拟开关、求和放大器、数码寄存器、参考电源,通常取Rf=R，则：,二、倒T型R-2R电阻网络DAC,图8.1.4倒T型R-2R电阻网络D/A转换电路,满量程电压值：,例已知4位倒T型DAC，输入数字量为1101，uREF=-8V，Rf=R，则输出模拟量uO=?,解：,三、DAC的主要参数,1.分辨率,LSB：LeastSignificantBit,(1)用输出的电压（电流）值表示,输入变化1LSB时，输出端产生的电压变化。,MSB：MostSignificantBit,例1已知uOm=5V，n=10，则,例2倒T型网络DAC的uOm=10V，试问需多少位代码，才能使分辨率R达到2mV。(Rf=R),解由题意知：,(2)用百分比表示,(3)用位数n表示,2.转换误差,(1)绝对误差：实际值与理想值之间的差值。,(2)相对误差：绝对误差与满量程的比值。,从输入的数字量发生突变开始，直到输出电压进入与稳态值相差LSB范围以内的这段时间。,3.建立时间tset,第三节ADC,一、模数转换的一般过程,1.采样和保持,2.量化与编码,量化电平（离散电平）：都是某个最小单位（量化单位）的整数倍的电平。,舍尾方法,四舍五入方法,图8.3.2基本采样保持电路,O,t,u1(t),(a)模拟输入信号,O,t,(b)采样信号,O,t,(b)采样输出信号,图8.3.1模拟信号的采样保持,O,t,uO(t),（c）采样保持信号,采样保持信号uO,量化电平uq,采样保持信号uO,量化电平uq,1.组成,二、逐次逼近式ADC,电压比较器、D/A转换器、时序分配器、JKFF、寄存器,2.工作原理,先使JKFF的最高位为1，其余低位为0，比较，下一CP有效沿到，决定1的去留；,再使JKFF的次高位为1，其余低位为0，比较，下一CP有效沿到，决定1的去留；,直到最低位比较完为止。此时JKFF中所存的数码就是所求的输出数字量。,转换位数为N，则转换时间为(N+1)Tcp。,三、ADC的主要参数,1.分辨率：所能分辨的输入模拟量的最小值。,(1)用输入的电压（电流）值表示,图8.3.34位逐次逼近型A/D转换器结构图,CP,CP0,CP1,CP2,CP4,CP3,图8.3.4时序分配器输出波形,例已知一ADC为10位，UREF=5V，则：,(2)用百分比表示,(3)用位数n表示,2.转换误差,(1)绝对误差：,与输出数字量对应的理论模拟值与产生该数字量的实际输入模拟值之间的差值,绝对误差与额定最大输入模拟值（FSR