第八章-数模和模数转换器PPT课件

第八章模数和模数转换器可以看出，8.1概述、1、数模转换器和模数转换器是数字系统和模拟系统之间的连接桥梁，是数字系统的必要组件。数模转换是将数字量转换为模仿量的过程。实现数模转换的电路称为数模转换器。Digital-AnalogConverter，简单的D/A转换器。模数转换是将模拟转换为数字量的过程。实现模数转换的电路称为模数转换器。Analog-DigitalConverter，简单的A/D转换器。2，数字-模拟和模拟-数字转换的概念，8.2D/A转换器，输出模拟电压uO必须与输入的数字大小成正比。即，uO=KD=k(dn-12n-1dn-22n-2d 21 d020)，如您所见，uO-d，uO的大小反映了数字正d的大小。数字到模拟转换的基本原理，输入编号d=(dn-1dn-2d 0)2=dn-12n-1dn-22n-2d 21d 020，比例系数k是与回路结构相关的常数。也是模拟输出电压，其中输入值至少为D0=1，其他值为0。一、电路配置、8.2.1电阻网络D/A转换器、模拟开关Si由输入数字量控制，当Di=1时，开关Si接收单端，电阻Ri连接到基准电压VREFDi=0时，交换机Si接收0端，电阻Ri接地。在电子开关S0S3全部连接到一侧的情况下，输入到求和运算放大器输入端的总电流I ，由于n位电阻D/A转换器的I =-if，运算放大器的输出电压uO，2，工作原理，输出电压可以与输入二进制成比例进行数字-模拟转换。图中所示，在电阻网络D/A转换器中输入n=4、VREF=-10v、RF=R/2、测试：D3D2D1D0=0001时输出电压的值；输入D3D2D1D0=1001的数字时输出电压的值；输入D3D2D1D0=1111的数字时输出电压的值。解决方案：第三，电阻网络D/A转换器的优点和缺点，电阻D/A转换器的优点是电路简单，转换速度更快；各电阻的电阻有明显差异的缺点，随着输入二进制码位数的增加，电阻的差异增加，难以保证电阻精度要求，对电路的转换精度有很大影响，对集成也不好。8.2.2R-2R反向t形电阻网络D/A转换器，模拟开关Si面向1，则相应的2R分支虚拟连接；面朝零的话，对应的2R分支接地。因此，无论开关的方向如何，反向t电阻网络都可以如下图所示。从、a、b、c、d节点向左看，每个节点对的等效电阻为r。第二，对于工作原理、流入求和运算放大器输入端的总电流I 、n位逆t型电阻网络D/A转换器，由于逆t型电阻网络D/A转换器中每个分支的电流是恒定的，因此直接运算放大器的逆输入端的输出电压uO，其间没有传输时差，因此提高了转换速度，因此广泛使用了逆t型电阻网络D/A转换器，8.2.3大电流D/A转换器，在讨论反向t型电阻网络D/A转换时，电子模拟开关看起来很理想。但是，实际上，这些交换机具有一定大小的电阻，产生不同大小的电压，因此必然会发生转换错误。为了提高转换精度，可以使用电流型D/A转换器。1，电路配置，8.2.3加权电流类型D/A转换器，I位电子模拟开关Si由相应的输入数据Di控制。Di=1时，Si提供1、恒流源连接运算放大器的反向端子和恒流ii。Di=0时，Si接收0，恒流源接地。如果电子开关Si均连接到一侧，则最大位码是分支中的恒流源电流为I/2，相邻位分支中的恒流源电流依次减少一半。因此，运算放大器的输出电压uO为n位电流型D/A转换器的2，工作原理，8.2.4D/A转换器主要参数，1，转换精度，D/A转换器的最小有效位数(00.01)的模拟电压ULSB与最大数字数(11.11)输出全尺度电压UFSR的比率。由此可见，D/A转换器的比特数n越多，分辨率值越小，可分辨的最小输出电压值越小，分辨率也越强。对于10位D/A转换器，分辨率为0.000978。1 .分辨率，2 .D/A转换器从输入数字信号开始，指向输出模拟电压达到稳定值所需的时间的转换错误。转换时间越短，转换速度越高。表示D/A转换器输出模拟电压和理论输出模拟电压之间的最大差异。D/A转换过程中产生错误的原因有多种，常见的原因包括运算放大器零点漂移、电子模拟开关打开时的传导压降、基准电压VREF波动、R-2R反向t电阻网络的电阻电阻电阻电阻电阻电阻抗误差等。其次，转换时间，转换错误通常不大于ULSB/2。常用集成D/A转换器有两类。一个仅由内部电阻网络和电子模拟开关组成，通常用于典型的电子电路。另一类除了电阻网络和电子模拟开关外，还有数据闩，有芯片选择控制和数据输入控制端，易于与微处理器连接，常用于计算机控制系统。8.2.5集成D/A转换器AD7520简介，1，电路配置，基准电压输入VREF可以是正负，内部反馈电阻RF，反向t型电阻网络，CMOS电子模拟开关，输出模拟电压uO为，开关，2级与此同时，由V6、V7组成的反相器输出为低级别0，以便V8关闭。此时，2R分支电阻通过V9连接位置1。Di=0时，V8传导，V9闭合，2R支管阻力位置0。实现单剑双掷开关功能。第二，将电子模拟开关、8.3A/D转换器、8.3.1A/D转换的典型过程、采样：将模拟信号转换为不断变化的时间、在采样期间模拟信号大小的一系列脉冲。保留：保留采样信号，以便将足够的时间转换为数字信号。量化：将采样保持电路输出的采样电压为量化单位的整数倍的过程。编码：以二进制代码表示量化的结果。为了更好地恢复原始模拟信号，根据采样定理，采样脉冲uS的频率fs必须大于输入模拟信号uI频谱中最大频率fI(max)的2倍以上。即，当fs2fI(max)、1、采样-保持电路、采样脉冲uS处于高电平时，NMOS管传导、输入电压uI快速充电c，从而使电容器c的电压uC沿着输入电压uI移动。tW期间内uC=uI。采样脉冲uS处于较低级别时，NMOS管被阻挡，电容c的电压uC在TS-tW期间保持不变，直到下一个采样脉冲到达。输出电压uO始终遵循电容器c的电压uC变化。采样-要将电路输出的采样电压转换为与其成比例的数值，还必须量化采样电压。通常，数字信号最小位(LSB)1的模拟电压以量化单位表示为。将样品电压变更为量化单位整数倍的过程称为量化。在量化时，样品电压一般不能被整除，抛弃非整数部分的剩余，这必然会产生量化误差的错误。A/D转换器中的位数越多，量化单位越小，量化误差也越小。2，量化和编码，分割量化级别的两种方法，最大化错误=(1/8) vref，最大化错误=/2=/1/15) vref，8.3.2并行比较A/D转换器，(1/15) vref ui (3/15)如果vref，则D2D1D0=001。8.3.2并行比较A/D转换器，8.3.2并行比较A/D转换器，(3/15)vref ui/(5/15)vref d2d 1d 0=010。8.3.2并行比较A/D转换器，如果(5/15) vref ui (7/15) vref，则D2D1D0=011。8.3.2并行比较A/D转换器，(7/15)vref ui(9/15)vref d2d 1d 0=100。8.3.2并行比较A/D转换器，(9/15)vref ui(11/15)vref d2d 1d 0=101。8.3.2并行比较A/D转换器，(11/15)vref ui(13/15)vref d2d 1d 0=110。8.3.2并行比较A/D转换器(13/15)如果vref ui 1 vref，则D2D1D0=111。渐近A/D转换器的转换原理类似于天平称物体重量的过程。首先放最重的重量和比较物体重量，