09数－模和模－数转换.ppt

9.2DA转换器,9.4多路模拟开关,9.3AD转换器,9.5数据采集系统简介,9.1导论,第九章A/D与D/A转换器,自然界中存在的物理量大都是模拟量，如温度、时间、角度、速度等。随着数字技术的迅速发展，尤其是计算机的广泛应用，用数字电路处理模拟信号的情况非常普遍。,模拟量转换为数字量A/D转换（AnalogtoDigital）,数字量变换为模拟量D/A转换（DigitaltoAnalog）,衡量A/D和D/A转换器性能的两个主要指标,转换精度,转换速度,9.1导论,9.2D/A转换器,D/A转换器是利用电阻网络和模拟开关，将二进制数D转换为与之成比例的模拟量，n位二进制数D可以写成:,而输出应当是与输入的数字量成比例的模拟量AA=KD=K,K为一个常量，单位为伏特。电阻解码网络为D/A转换器的主要组成部分。,D/A转换器权由电阻解码网络电子开关和运算放大器组成。Sn-1S0是n个电子开关，受输入代码dn-1d0控制，当该位的值为“1”时，开关将电阻接至参考电压源VREF；当该位为“0”时，开关将电阻接地。D/A转换器是利用电阻网络和模拟开关，将二进制数D转换为与之成比例的模拟量，n位二进制数D可以写成：,K为一个常量，单位为伏特。电阻解码网络为D/A转换器的主要组成部分。,优点：所用的电阻数少；,缺点：阻值分散，集成电路制作困难。,二、倒T型电阻解码网络,倒T型电阻网络是集成D/A转换器中采用最多的一种,从每一个节点向左看，等效电阻均为2R，所以,各支路电流如图中所标注，于是输出电压,与权电阻解码网络相比，电阻阻值仅两种，便于集成。,三、集成D/A转换器AD7524,AD7524是CMOS低功耗8位D/A转换器。内部采用倒T型电阻网络结构。,电源VDD为+5V+15VD0D7为输入数据,写入信号,VREF为参考电源,IOUT1和IOUT2是模拟电流输出,使用内部反馈电阻RFB时输出电压：,片选信号,四、转换精度与转换速度转换精度1.分辨率当输入数字量的最低位（LSB）发生变化引起的输出电压的变化量。常用输入数字量的位数表示分辨率2.转换误差转换器实际能达到的转换精度。转换误差用LSB的倍数表示。转换误差分静态误差和动态误差。,转换速度1建立时间tset它是在输入数字量各位由全0变为全1，或由全1变为全0，输出电压达到某一规定值所需要的时间2转换速率SR即输入数字量的各位由全0变为全1，或由全1变为0时，输出电压uo的变化率。这个参数与运算放大器的压摆率类似。,9.2A/D转换器,一、A/D转换的一般步骤,A/D转换一般包括采样、保持、量化、编码四个步骤。,采样保持完成对模拟信号时间上的离散化,采样频率的选择应满足采样定理：fs2fi(max),典型的采样保持电路LF198,量化与编码的概念对模拟信号幅值的离散化量化：用最小数量单位度量模拟信号。量化单位，也就是最低有效位（LSB）所代表数值。把量化的结果用代码（二进制码或其他编码）表示出来，称为编码。这些代码就是A/D转换的结果。量化过程不可避免地会引入误差量化误差。位数越多，量化误差越小；同时也与量化方法有关。,第一,9.2.2A/D转换器的分类,A/D转换器的技术指标转换精度与转换速度,9.3并行比较型A/D转换器,速度最快；电路复杂，n位转换器，所用的比较器的个数为2n-1个。,并行比较型A/D转换器的输入输出关系,9.4逐次逼近型A/D转换器,转换控制信号uL为高电平时开始转换，此时送出一个800mV的电压砝码与输入电压比较，由于ui800mV，将800mV的电压砝码去掉，加400mV的电压砝码，ui400mV，于是保留400mV的电压砝码。再加200mV的砝码，ui400mV+200mV，200mV的电压砝码保留，如此一直进行下去，可获得一组二进制码011001110011按照BCD8421码划分，相当673mV。,一、工作原理,工作时序,输入输出对应关系,二、逐次逼近型集成A/DADC0809,9.5双积分型A/D转换器,一、工作原理,采样阶段定时积分阶段：,比较转换阶段定电压积分阶段：,采样阶段定时积分阶段：,比较转换阶段定电压积分阶段：,电路结构简单，工作稳定，抗干扰能力强,精度高。但其转换速度较慢，转换时间在几十毫秒（ms）。逐次逼近型A/D的转换时间一般小于100微秒。,二、集成双积分型A/D转换器,位A/D转换器的含义：,3表示BCD码有完整的三位，即包含09；,最大显示为1999。,分母2表示最高位只有二位数，即0和1，,4表示BCD码有完整的四位，即包含09；,又如位A/D转换器的含义：,分母5表示最高位只有五位数，即04，,最大显示为49999。,第一,9.6多路