第9章DA转换器和AD转换器-ppt课件

1、1第9章 D/A转换器和A/D转换器内容提要：内容提要：1 1D/AD/A、A/DA/D转换器的概念、根本任务原理。转换器的概念、根本任务原理。2 2集成集成D/AD/A、A/DA/D转换器的运用转换器的运用 。29.1 概述主要内容：主要内容： D/A、A/D转换器的概念转换器的概念 D/A、A/D转换器的实践举例转换器的实践举例31D/A、A/D转换器的概念 能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简称A/D转换器或ADC；能将数字量转换为模拟量的电路称为数模转换器，简称D/A转换器或DAC。 2D/A、A/D转换器的实践举例如图为一个锅炉加热信号采集和控制系统 49.2 D/A转换器

2、主要内容D/A转换器的电路构造框图二进制权电阻网络D/A转换器倒T型电阻网络D/A转换器D/A转换器的模拟输出与数字输入之间的关系D/A转换器的3个主要技术参数集成ADC0832及其运用59.2.1 D/A转换器的电路构造1.D/A转换器的根本原理和转换特性 根本原理：将输入的每一位二进制代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，所得的总模拟量就与数字量成正比，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。 转换特性：D/A转换器的转换特性，是指其输出模拟量和输入数字量之间的转换关系。 理想的D/A转换器的转换特性，应是输出模拟量与输入数字量成正比。 )2222(00112211o

3、 ddddKvnnnnv62D/A转换器的电路构造框图 n位D/A转换器的电路构造框图如下图。 D/A转换器由数码存放器、模拟电子开关、解码网络、求和电路及基准电压几部分组成。数字量以串行或并行方式输入并存储于数码存放器中，存放器输出的每位数码驱动对应的数位上的电子开关将在电阻解码网络中获得的相应数位权值送入求和电路。求和电路将各位权值相加便得到与数字量对应的模拟量。 79.2.2 二进制权电阻网络D/A转换器1电路构造二进制权电阻网络D/A转换器如下图。 82权电阻网络D/A转换电路的任务原理 不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端虚地还是接到地，也就是不论输入数字信号是1还是0，各支路的电

4、流是不变的。RVIRVIRVIRVIREFREFREFREF3210 2 4 8)2222(2248001122333321033221100DDDDRVDRVDRVDRVDRVDIDIDIDIiREFREFREFREFREF9例例9-1 4位二进制权电阻网络位二进制权电阻网络DAC如图如图9-5所示，设所示，设基准电压基准电压VREF=-8V，RF= R/2，试求输入二进制，试求输入二进制数数D3D2D1D0=1001时的输时的输f出电压值。出电压值。解：将解：将D3D2D1D0=1101代入得代入得VVDDDDVvREF5 . 4)12020212(28)2222(201234001122

5、334o 109.2.3 倒T型电阻网络D/A转换器R2R倒T形电阻网络D/A转换器如下图。 R2R倒T形电阻网络的特点为： 分别从虚线A、B、C、D处向右看的二端网络等效电阻都是R。 不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端虚地还是接到地，也就是不论输入数字信号是1还是0，各支路的电流不变。 11从参考电压端输入的电流为 RVIREFREFRVIIRVIIRVIIRVIIREFREFREFREFREFREFREFREF16161 881441 2210123求和运算放大器的输出电压为)2222(2001122334oDDDDRRViRiRvFREFFFF12例例9-3 4位位R2R倒倒T形电阻

6、网络形电阻网络DAC如图如图9-7所示，所示，设基准电压设基准电压VREF=-8V，RF= R，试求其最大输出电，试求其最大输出电压值。压值。解：将解：将D3D2D1D0=1111代入代入VVDDDDVvREF5 . 7)12121212(28)2222(201234001122334o 139.2.4 D/A转换器的主要技术参数 1分辨率 分辨率用输入二进制数的有效位数表示。在分辨率为n位的D/A转换器中，输出电压能区分2n个不同的输入二进制代码形状，能给出2n个不同等级的输出模拟电压。 分辨率也可以用D/A转换器的最小输出电压VLSB输入数字只需最低位为1与最大输出电压VFSR输入数字全为

7、1的比值来表示 14 3转换时间输出建立时间 从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值时所需求的时间，称为转换时间或输出建立时间。159.2.5 集成D/A转换器及运用举例DAC0832的逻辑符号和引脚图如下图。 16以下图是DAC0832典型运用电路图。 179.3 A/D转换器主要内容A/D转换的4个步骤A/D转换器的种类A/D转换器的3个主要技术参数A/D转换器的数字输出与模拟输入之间的关系集成ADC0809及运用189.3.1 A/D转换的普通步骤 A/D转换是将模拟信号转换为数字信号，转换过程经过采样、坚持、量化和编码四个步骤完成。 1采样坚持 采样是将时间上延续变化的信号转换为

8、时间上离散的信号。 其采样频率fS必需大于等于输入模拟信号包含的最高频率fmax的两倍。 采样后的值必需坚持不变，直到下一次采样。由于A/D转换必需有时间处置采样值。 19采样和坚持操作表示图如下： 202量化编码 普通把上述采样坚持后的值以某个“最小数量单位的整数倍来表示，这一过程称为量化。规定的最小数量单位称为量化单位或量化间隔，用“ 表示。 量化的方法普通有两种：四舍五入法和舍去小数法。 1四舍五入法：把/2的电压作为“0处置，把/2而3/2的电压作为“1处置； 2舍去小数法：把的电压作为“0处置，把而2的电压作为“1处置。21 采用不同量化方式其结果存在差别，而且上述量化结果与采样值之

9、间存在误差，这种误差称为量化误差。 把上述量化结果用代码表示，称为编码。229.3.2 A/D转换器的种类1A/D转换器的种类 A/D转换器按照任务原理的不同可分为直接A/D转换器和间接A/D转换器。 直接A/D转换器是将输入模拟电压直接转换成数字量，间接A/D转换器是先将输入模拟电压转换成中间量，如时间或频率，然后将这些中间量转换成数字量。常用的直接A/D转换器有并联比较型A/D转换器和逐次比较型A/D转换器。常用的间接A/D转换器有中间量为时间的双积分型A/D转换器，中间量为频率的电压频率转换型A/D转换器。 232常用A/D转换器的任务特点转换速度最高的是：并联比较型ADC；转换速度最低

10、的是：双积分型ADC；转换精度最高的是：双积分型ADC；转换精度最低的是：并联比较型ADC；转换速度和转换精度均较高的是：逐次比较型ADC 249.3.3 A/D转换器的主要技术参数1分辨率 A/D转换器的分辨率用输出二进制数的位数n表示，位数越多，对输入模拟信号的分辨才干越强。2转换误差 它表示A/D转换器实践输出的数字量和实际上的输出数字量之间的差别。常用最低有效位LSB的倍数表示。3转换时间 转换时间指完成一次转换所需的时间。转换时间是指从接到转换控制信号开场，到输出端得到稳定的数字输出信号所经过的这段时间。 259.3.4 集成A/D转换器及运用举例ADC0809原理框图和芯片引脚陈列图如下图。 26ADC0809典型运用电路如以下图。 27例例9-4 9-4 某某8 8位位A/DA/D转换器的输入模拟电压满量程为转换器的输入模拟电压满量