《数模和模数》PPT课件.ppt

1、第七章 数模和模数,7.1 D/A转换器,7.2 A/D转换器,7.1 D/A 转 换 器,一.权电阻网络D/A转换器,二.T型解码（电阻）网络D/A转换器,三.倒T型电阻网络D/A转换器,四.D/A转换器主要指标,7.1 D/A转换器,一.权电阻网络D/A转换器,I=I3+I2+I1+I0,(d323+d222+d121+d020,n位D/A,I= (dn-12n-1+dn-22n-2+d121+d020,Uo：输出的模拟电压。 Dn：输入的数字信号。 Vo正比于Dn，实现D/A转换。 当Dn=00时，Vo=0;当Dn=11时，Vo=-（2n-1/2n）VREF 优点：结构简单。 缺点：阻值

2、相当大，电阻阻值的误差、模拟（电子）开关的 内阻及温度变化影响D/A转换精度,四位D/A,二.T型解码（电阻）网络D/A转换器,缺点：1.工作速度慢.（动态过程中，T型电阻网络相当于使用 了一根传输线，从 VREF加到各级电阻上开始到运放的 输入电压，稳定地建立起来为止，需要一定的传输时 间。位数多，会影响D/A工作速度） 2.各级信号到达运放输入端的时间有先有后，可能产生 尖峰脉冲,三.倒T型电阻网络D/A转换器,UO=-iIR=-(1/24Id0+1/23Id1+1/22Id2+1/21Id3)R =- (d3. 23+d222+d121+d020,当di=1时，开关Si将对应的电阻接到运

3、放输入端 当di=0时，开关Si将对应的电阻接到地输入端,各支路电流直接流入了运放的输入端，它们之间不存在传输时间差，提高了转换速度，减小了动态过程中可能出现的尖峰脉冲。速度较快，使用广泛,无论di 为0获1，流过每个支路电阻的电流始终不变,四.D/A转换器主要指标: 1. 分辨率：表示D/A转换器理论上可以达到的精度。 VLSB:输入数字量只有最低有效位为1时的输出电压。 VM:输入数字量所有有效位均为1时的输出电压,如：10位DAC的分辨率为1/（210-1）=1/1023=0.01,若输入模拟 电压满足量程为10v, 则10位DAC能分辨的最小为 10/1023=0.009775V (这

4、里的10位指得是10位二进制数,分辨率=VLSB/VM=( ) / ( ) (2n-1+2n-2+21+20),又如:12位BCD码DAC,由于12位BCD 码对应3位十进制数,最大值 为999(0-999),则分辨率为(1/999)*100%=0.1,2.绝对精度: 对应于满刻度的数字量,DAC的实际输出与理论输出值之差 (一般不超过,如: n=8 (00000000-11111111)从0-255共256个数,对应于满刻度的数字量,理论输出为-VR（ )。 转换电路的实际值不应超过-VR(,7.2 A/D 转 换 器,一.采样保持电路,二.量化和编码,三.A/D转换器,四.ADC主要指标,

5、TC:开关闭和,C充电；TH：开关断开，UO保持；TS=TC+TH，采样周期。 采样定理：设采样信号US，频率为fs，模拟信号为UI，频率为fo。 则Fs2fIMAX 即TS1/2fIMAX=TI/2,二.量化和编码: 1.量化,采样保持后得到的是一系列阶 梯高度连续可变的电压 若用数字 量表示,需将其化为某个规定的最小 数量单位的整数倍量化,所取的最小数量单位量化单位。 划分量化电平的两种方法:(如将0-1V电压转换为三位 二进制码,只舍不入,最大量化误差为 V,2.编码: 对量化后的数值赋值,即用一个代码去表示量化后的值,1.直接ADC,并联比较型ADC,三 .A/D转换器,比较器的电压基

6、准由电阻分压器提供。 量化误差：| |max=S/2=1/15VR （有舍有入,3,VIA,量化信 号单位,C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1,A2 A1 A0,0- VR,1,15,VR- VR,VR- VR,5,15,VR- VR,7,15,VR- VR,9,15,9,15,VR- VR,11,15,11,15,VR- VR,31,15,13,15,VR- VR,0,VR,VR,VR,VR,10,15,VR,VR,12,15,VR,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1

7、 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1,14,15,代码转换： A2=Q7+（Q7Q6）+（Q6Q5）+（Q5Q4） A1=Q7+（Q7Q6）+（Q4Q3）+（Q3Q2） A0=Q7+（Q6Q5）+（Q4Q3）+（Q2Q1） 特点：（1）转换速度快：只需比较一次即可得到输出。 （2）转换精度：量化电平划分得越细，精度越高。 受分压电阻相对精度和比较器灵敏度的影响,计数型ADC（反馈比较型ADC,若取S=1V,(量化单位),则Uo=0.5V。S=1:采样保持结束,计 数器

8、工作,最终 : ADC输出为6V, 误差:6V-5.9V=0.1VS/2=0.5V 。 特点:1.简单,便宜,速度慢。转换时间为(2n-1)TCP , b2b1b0=110 。 2.计数器位数越多, 每个量化单位的电压越少,误差越小。 3.ADC的精度取决于DAC的精度和比较器的灵敏度,转换开始前：FA1、FB1、FC1清零，同时将FA2-FE2置成10000,三位逐次逼近型ADC转换完成一次转换须5个脉冲周期,转换速度介于并联比较型和计数型ADC之间。 当输出位数多时,此类型所用器件比并联比较型少得多。 使用最多,2.间接A/D转换器,双积分 型ADC,特点：1.工作性能稳定：只要积分时间常数不变，则R、C参数的变化不会 影响积分结果。 2.电路中无DAC，结构简单。 3.速度低。可用于转换速度要求不高的场合（如数字电压表,四.ADC主要指标: 1.分辨率:（分解度） ADC输出二进制位数越多，量化误差越小，精度越高。以位数表示分辨率。 如：10位ADC输入满量程为5V，可分辨的最小电压是5V/210=4.8828mv,2.转换速度:转换时间越短，速度越高。 并联比较型ADC，速度最高，逐次逼近型ADC次之（两者均为ns数量 级），双积分型最慢（为ms数量级,3.相对精度:实际转换偏离