模数转换器基本原理及常见结构PPT课件

8.1概述，模拟信号：时间和振幅连续变化的信号。数字信号：时间和振幅分开，以一定方式编码的脉冲信号。完成模数信号转换的设备。缩写为ADC或A/D。数字到模拟转换器：完成数字到模拟信号转换的设备。简单地写为DAC或D/A。模拟、数字控制系统比较、随着电子技术的发展，ADC、DAC作为数字电路和模拟电路的桥梁被广泛应用。下图是数字控制系统的典型框图。8.2数字到模拟转换器DAC、十进制、p(转换系数)、确定系数电路、数字开关“1”或“0”、数字位加权电路、附加电路、8.2.1多个DAC工作方式、1、Kelvin分压，ADI: ad5326 (4通道，12位电阻字符串DAC)；Ti: DAC 8534 (4通道，16位电阻字符串DAC)。二进制加权DAC、电阻电路、数字开关、逆相加法器、基准电压、4位加权电流网络DAC电路、加权电阻网络优点：结构简单；缺点：阻力差大，集成时难以保证阻力精度。三、反梯形R-2R网络DAC、电阻网络优点：结构简单；缺点：阻力差大，集成时难以保证阻力精度。数字开关Di=1 -Di=0，通过叠加原理流入-端的总电流：优点：切换开关时不发生电位变化，提高切换速度。完整范围(FS):当联合极性DAC输入为完整“1”时输出的模拟值。范围整体范围(fsr): DAC输出模拟器最小-最大范围。单极FSR=FS。如果最高有效位(MSB)、最低有效位(LSB)是最高(最低)权重数字或“1”，而其馀位都是“0”，则是相应输出的模拟值。MSB，LSB，8.2.2DAC的主要参数，1，静态参数(错误参数)在DAC正常状态操作中，实际输出值(v，I)超出了理想值大小的范围。错误指示方法：DAC的主要参数，1LSB单位表示(例如1LSB，LSB/2)用%FSR表示(即FSR的百分之一)。 ppm是指FSR的百万分之一。实际输出错误(mV、V等)，如DAC数字位n=12，FSR=10V。试验四个错误可以了解在最低位置发生的错误。最低位生成错误为：1 LSB0.0244% FSR；244ppm；2.44mV .可以表示12个数字位的十进制数：最小位为模拟值：2，转换错误，零(偏移)错误输入数字d为0，输出模拟a为0。b)零(偏移)温度系数，单位温度变化时DAC输出零点产生的漂移量。c)增益误差、实际输出特性曲线斜率和理想输出特性曲线斜率比：A实际/A以上。d)增益温度系数表示单位温度变化时DAC输出特性曲线的斜率漂移量。显示为整个范围的10-6/c。e)积分非线性，实际输出与理想输出特性曲线的差异。f)对应于两个相邻输入数据的输出差异和1LSB的差异线性误差(dle)，称为点的差分线性误差(DLE)。积分非线性反映了实际输出特性的整体线性，即与理想输出特性的偏差程度。微分线性误差反映了线性误差在总体输出特性中的分布。在下图中，a，b两点的微分线性误差为：g)微分线性误差温度系数，由单位温度变化引起的DAC微分线性误差的变化量称为微分线性误差温度系数。此参数可用于估计DAC是否能在操作温度范围内保持单调。h)单调性，DAC的单调性意味着输入数据单调增加时，输出电压或电流不会增加或改变。如果输入数据以1LSB为增量增加，输出电压或电流减少，则DAC的特性不是单调的。DAC的不对称是因为你的误差超过了1LSB。示例：b，c两点的微分线性误差如下：没有单调性。3，DAC的其他主要参数。分辨率DAC的FSR对应于2n分割的模拟值。，注：自动控制系统中使用的DAC必须具有单调性。否则，系统可能在DAC的非单调部分前后振动，形成振动，无法稳定运行。解决方案：8位分辨率或示例8.1.2全范围电压为10V的8位DAC的分辨率是多少？稳定时间ts输入数据更改时，输出模拟更改为新值指定错误(LSB/2)范围的时间。(3)动态误差(突然)在DAC输出部的两个正常状态值切换期间发生的较大宽度窄脉冲称为突然(错误输出)。原因：内部模拟开关切换时间不同步。删除突然跳跃：在DAC输出和负载之间插入S/H(系统速度减慢)。4，典型DAC芯片简介，8位并行CMOSDAC。低功耗(约20mW)，低非线性错误(1/8 LSB)；数据闩锁。当CS=WR=0时，输入数据将写入闩锁。电源VDD=5V至15V。模拟输出VO=0至10v。8.4.1DAC的应用知识，第一，选择DAC芯片，原则：综合考虑性能、成本和供应周期三个因素。1，指定的分辨率是DAC比特数确定DAC的总范围是FSR，比特数n，其分辨率是FSR/2n。公称数字8、10、12、16等，例如DAC的FSR=10V，如果分辨率不低于10mV，请检查数字位数。(理论分辨率实际分辨率)，解决方案：可选10位，2，DAC接口特性选择输入接口：数字卷和逻辑级别匹配，编码系统，输入方法(串行/并行)。输出连接器：输出为电压(电流)。单(双)极性；基准电压VR来自内部(外部)等。3，DAC转换速度选择根据特定应用程序系统要求确定适当的转换速度选择(满足指标要求即可)。二、DAC调整，注：具体芯片调整电路参考相关资料！插图(a):输入完整0，然后将W1调整为VO=-5.0000v。输入full 1，W2以设定Vo=4.9976V。图(b):回路调整方法基本相同。第三，DAC的功能扩展，第一，单极DAC扩展到双极电压输出，全部0Vo=0输入，全部1vo=-VR输入(1-2-n)，dn-1=1，其馀全部0Vo，I=VR/2R抵消中间值电流，输入偏移二进制代码时，广告AD7524的双极工作原理图为：2，DAC和微处理器接口方法当DAC位数大于CPU数据总线宽度时的接口方法。示例：8位CPU和12位DAC接口。两次传输一次转换，8位CPU和12位内部缓冲DAC接口，第一次传输低8位；第二个高4位同时完成12位数据转换。优点：经济不足：转换速度下降。8.4.2多个DAC的应用电路，1，程序控制增益放大器，立即输入改变电阻网络电阻(Rf)。第二，程序控制信号源，原理：将存储波形的振幅数据按时间顺序发送到DAC，以模拟波形输出。MCU单周期波形数据 FIFO写入读取信号起始RD从FIFO读取数据转到DAC模拟波形输出(