模拟量和数字量的转换

1、 04RA2dUU 开路电压开路电压04R2dU 04R2dU 04RA2dUU 开路电压开路电压13RA2dUU 开路电压开路电压22RA2dUU 开路电压开路电压31RA2dUU 开路电压开路电压13R2dU 2. .转换原理转换原理04R13R22R31REA2222dUdUdUdUUU )2222(2001122334R ddddUEF3URRU 输出电压输出电压)2222(23001122334RF ddddRUR)222(23002211RFo dddRURUnnnnn)222(2002211Ro dddUUnnnnn)222(23002211RFo dddRURUnnnnn倒倒T

2、型电阻网络型电阻网络D A转换器转换器2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0+-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IRUC = UR / 2UB = UR /4UA = UR /8UD = UR 即：即：2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0+-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IRRUIRR/ 1021II 2121II 3221II RII213 2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0+-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR0R1R2

3、R3R16842dRUdRUdRUdRU )24(8160123RddddRU 012301IIIII )24(8201234FROddddRRUU 2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0+-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR1. .分辨率分辨率00101023112110. 集成集成 ADC 芯片举例芯片举例AD7520各管脚功能：各管脚功能：d0 d9：十位数字量的输入端；：十位数字量的输入端；IO1、IO2：电流输出端；电流输出端；RF：反馈信号输入反馈信号输入端端；UDD：电源接线端电源接线端；GND：接地端。接地端。UR：参考电

4、源，可正可负；参考电源，可正可负；URIO1IO2RFGNDd4AD752012345678161514131211109UDD+URd3d2d1d0d5d6d7d8d9 +AD7520的外引线排列及连接电路的外引线排列及连接电路 DAC0832是八位的是八位的D/A转换器转换器, ,即在对其输入即在对其输入八位数字量后，通过外接的运算放大器，可以获八位数字量后，通过外接的运算放大器，可以获得相应的模拟电压值。得相应的模拟电压值。23.1.3 DAC0832 D/A转换器转换器DAC 0832 简化电路框图简化电路框图DAC 0832 管脚分布图管脚分布图CSWR1WR2AGNDD4D5D6D

5、7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120片选信号，片选信号，低电平有效低电平有效写入控制，写入控制，低电平有效低电平有效模拟地端模拟地端D0 D7数字量输入数字量输入参考电压参考电压输入端输入端DAC 0832 管脚分布图管脚分布图CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120数字地端数字地端反馈电阻反馈电阻外接端外接端CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D

6、1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120DAC 0832 管脚分布图管脚分布图输入锁存允许信输入锁存允许信号，高电平有效号，高电平有效芯片工作电压芯片工作电压 输入端输入端 写入控制端写入控制端低电平有效，与低电平有效，与 配合使用配合使用XFERCSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120DAC 0832 管脚分布图管脚分布图电流输出端电流输出端单极性输出时。单极性输出

7、时。Iout2接模拟地接模拟地 传送控制端传送控制端低电平有效，与低电平有效，与WR2配合使用配合使用 模模数数(A/D)转换器的任务是将模拟量转换成转换器的任务是将模拟量转换成数字量数字量, ,它是模拟信号和数字仪器的接口。根据其它是模拟信号和数字仪器的接口。根据其性能不同，类型也比较多。性能不同，类型也比较多。 下面介绍逐次逼近式下面介绍逐次逼近式A/D转换电路的原理和一转换电路的原理和一种常用的集成电路组件。最后举例说明其应用。种常用的集成电路组件。最后举例说明其应用。顺序脉冲顺序脉冲发生器发生器逐次逼近逐次逼近 寄存器寄存器DAC电压电压比较器比较器输出数字量输出数字量输入电压输入电压

8、 UiUA逐次逼近型模逐次逼近型模数转换器原理框图数转换器原理框图8 g + 4 g8 g + 4 g + 2 g8 g + 4 g + 1 g 8 g8g 13g ，12g 13g，13g 13g，13g暂时结果暂时结果砝砝 码码 重重比比 较较 判判 断断顺顺 序序QF3SRRF2SQRF1SQRF0SQ&d3&d2&d1&d0读出读出“与门与门”&111d3d0E读出控制端读出控制端UiUA电压电压比较器比较器逐次逼近逐次逼近寄存器寄存器控制逻辑门控制逻辑门时钟脉冲时钟脉冲五位顺序脉冲发生器五位顺序脉冲发生器四位逐次逼近型模四位逐次逼近型模- -数转换器的原理电路数转换器的原理电路四位四

9、位D/A转换器转换器CQ4Q3Q2Q1Q0d2d1 uO时钟时钟1 0 0 06V 5. 5V4V5V1 1 0 01 0 1 01 0 1 1 )2222(28001122334A ddddUD/A转换器输出转换器输出UA为正值为正值 )222(280066778A dddU6VU /A3D2D1D0Dt0t1t310001100101010001011t2R3211U,D对对应应于于时时 R2411U,D对对应应于于时时 R1811U,D对对应应于于时时 R01611U,D对对应应于于时时 V,8R U设设参参考考电电压压543210。输输入入电电压压V52. 5I U输输出出数数字字量量

10、转转换换完完毕毕 ,10110123 ddddV5 . 5 U对应模拟电压对应模拟电压1. 分辨率分辨率 以输出二进制数的位数表示分辨率。以输出二进制数的位数表示分辨率。 位数越多，误差越小，转换精度越高。位数越多，误差越小，转换精度越高。2. 转换速度转换速度 完成一次完成一次A/D转换所需要的时间，即从它接到转转换所需要的时间，即从它接到转 换控制信号起，到输出端得到稳定的数字量输出换控制信号起，到输出端得到稳定的数字量输出 所需要的时间。所需要的时间。3. 相对精度相对精度 实际转换值和理想特性之间的最大偏差。实际转换值和理想特性之间的最大偏差。 4. .其它其它 功率、电源电压、电压范

11、围等。功率、电源电压、电压范围等。8 通通 道道 模模 拟拟 开开 关关 比较器比较器逻辑控制逻辑控制逐次逼近逐次逼近 寄存器寄存器 D/A转换器转换器地址锁存地址锁存 译译 码码 器器三态输出锁存器三态输出锁存器23.2.2 双积分型双积分型A/D转换器转换器 双积分型双积分型A/D转换器属于电压时间变换的间接转换器属于电压时间变换的间接A/D转换器。转换器。 基本原理是将一段时间内的输入模拟电压基本原理是将一段时间内的输入模拟电压 Ui 和和参考电压参考电压UR 通过两次积分，变换成与输入电压平均通过两次积分，变换成与输入电压平均值成正比的时间间隔值成正比的时间间隔, ,再变换成正比于输入

12、模拟信号再变换成正比于输入模拟信号的数字量。的数字量。S1RS2CuA积分器积分器CP_+n n位二进制位二进制计数器计数器&+AC _+ Q0Q1Qn-1逻辑逻辑控制控制电路电路1K1JRDFFSRD-URuS1uCGd0d1dn-1uL+uiQ双积分型双积分型A/D转换器的电路图转换器的电路图A/D转换器的工作波形图转换器的工作波形图uAtttOOT1T2OtOuS1u1-URuCCP2n个个N个个定时定时定压定压ui小小ui大大 (1) 转换开始前转换开始前 转换信号转换信号uC=0，各触发，各触发器清零器清零, ,并使并使S2闭合闭合,让积让积分电路的电容分电路的电容C完全放电。完全放电。 使使uL=1，由控制电路将，由控制电路将，S2断开，并将断开，并将S1接到输入接到输入电压端，积分电路开始对电压端，积分电路开始对uI积分。积分输出积分。积分输出uA为负为负值，比较器输出值，比较器输出uC为为1，开通开通CP控制门控制门G，计数器，计数器开始计数。开始计数。(2) 对输入模拟电压的积分对输入模拟电压的积分A/D转换器的工作波形图转换器的工作波形图uAtttOOT1T2OtOuS1u1-URuCCP2n个个N个个定时定时定压定压ui小小ui大大 当计到当计到2n个脉冲时个脉冲时, ,计计