数模(DA)转换器

1、第5章上页下页返回 5.1 数/模(D/A)转换器第五章第五章 数数/ /模与模模与模/ /数转换器数转换器5.3 模拟开关与采样-保持（S/H）电路 5.2 模/数(A/D)转换器第5章上页下页返回 5.1.1 T型电阻网络型电阻网络D/A转换器转换器5.1 数数/ /模模( (D/A) )转换器转换器5.1.2 集成集成D/A转换器举例转换器举例D/A的组成框图上页下页第5章返回5.1.1 T型电阻网络型电阻网络D/A转换器转换器 T型电阻网络型电阻网络D/A转换器转换器 梯形电阻网络梯形电阻网络A、B、C、D任意一点，其任意一点，其右边的电阻网络等效右边的电阻网络等效电阻均等于电阻均等于

2、R 。 S S为电子开关。为电子开关。 当当 D=0时时 S 接地；当接地；当 D=1时时 S 接接“地地”（虚地）（虚地）。基准电源基准电源并行数字输入并行数字输入上页下页第5章电电子子开开关关模拟信号输出模拟信号输出RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIRfUO8ABCDIo1Io2+_返回RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIUO8ABCDIo1Io2_+当当 D=0D=0时时S S 接地；当接地；当 D=1D=1时时S S 接接“地地”（虚地），（虚地），T型电阻网络的等效电路型电阻网络的等效电

3、路即不论模拟开关接到左边还是右边，电阻2R一端总是零电位。其等效电路如图：第5章上页下页RRUREFII =UREFR 梯形电阻网络A、B、C、D任意一点，其右边的电阻网络等效电阻均等于R 。返回I=UREFR 上页下页第5章RRR2R2R2R2RI0I1I2I3UREFIABCDI0I1I2I3343222III2432222III1421222III0410222III2RRRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIRfUO8ABCDIo1Io2+_Io1 =I3I2I1I0+=（D3 23 +D2 22 + D12124I + D020）UO= R

4、f I01= （D3 23 +D2 22 + D12124Rf I + D020）UO= (D3 23+D2 22+D121+D020) UREF Rf24 RUO= (Dn-1 2n-1+Dn-2 2n-2+D121+D020) UREF Rf2n R返回上页下页第5章 D/A的主要技术参数的主要技术参数 是指最小输出电压（是指最小输出电压（ 对应的输入二进制数为对应的输入二进制数为1 1 ）与最大）与最大输出电压输出电压( (对应的输入二进制数的所有位全为对应的输入二进制数的所有位全为1 1) )之比。之比。 例如十位数模转换器的分辨率为：例如十位数模转换器的分辨率为：分辨率分辨率= =1

5、/（2n-1）表示实际输出的电压值与理想的输出电压值之间的差别。表示实际输出的电压值与理想的输出电压值之间的差别。从数码输入到模拟电压稳定输出间的时间称为转换速度。从数码输入到模拟电压稳定输出间的时间称为转换速度。1210-10.001 分分 辨辨 率率: : 转换精度转换精度： 转换速度转换速度：返回 CC5520 5520 外部引脚图外部引脚图 Iout1、Iout2：电流输出端电流输出端RF：反馈信号输入端：反馈信号输入端UDD：电源输入端，电源输入端，5 10VGND：接地端接地端UREF：基准电源，：基准电源，10V +10V上页下页第5章 CC5520 D/A转换器转换器 CC55

6、20是10位CMOS电流开关型D/A转换器，其结构简单，通用性好。片内只含倒T型电阻网络、电子开关和反馈电阻RF，应用时外部要接参考电压源和运算放大器。引脚功能引脚功能D9D0：数字信号输入端：数字信号输入端Iout1Iout2GNDD9D8D5D6D5D4D3D2D1D0UDDUREFRF123456581615141312111095.1.2 集成集成D/A转换器举例转换器举例返回上页下页第5章 CC5520 D/A转换器应用电路转换器应用电路12341615141312CC5520D0D1D9UREFUDD+_U0UO= (D9 29+D8 28+D121+D020) UREF 210

7、返回 程控三角波程控三角波/ /方波发生器方波发生器D8D5D0+_U01123416151413CC552056D9_+UREF+15VU02A1A2UO2UO1第5章上页下页返回1kR1R2CDZ10k20k第5章上页下页返回 5.2.1 逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器转换器5.2 模模/ /数数( (A/D) )转换器转换器*5.2.2 双积分型双积分型A/D转换器转换器概述概述上页下页第5章返回 A/D 转换器的作用是将输入的模拟电压数字化。直接转换器：主要分为 两大类：间接转换器：逐次逼近型、并联比较型等单积分型、双积分型等概述：概述：5.2.1 逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器转

8、换器顺顺序序砝码重量砝码重量 比较判断比较判断砝码去留砝码去留18g 8g13g 留留 1 128g+4g 12g13g 去去 0 048g+4g+1g 13g=13g 留留 1 1逐次逼近的基本思想：类似于用天平称物逐次逼近的基本思想：类似于用天平称物上页下页第5章返回 结果表示结果表示逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器原理框图转换器原理框图上页下页第5章返回电电压压比比较较器器输出数字量输出数字量模拟信号输入模拟信号输入参考电压参考电压逐次逼逐次逼近寄存器近寄存器D/A 转换器转换器节节拍拍脉脉冲冲发发生生器器输输 出出 寄存器寄存器CP四四位位D/A转转换换器器1D QCD QCD QCD

9、 QC+C4C3C2C1C0SDJKRDCQ0SDJKRDCQ1SDJKRDCQ2SDJKRDCQ3+Ui=5.52V比较器节节拍拍脉脉冲冲发发生生器器时钟脉冲数码寄存器d3d2d1d0上页下页第5章返回逐次比较寄存器U0U+U+JKU0= (d323+d222+d121+d020)24URCC0C2C1C3C40 01 1000UR=8VU0=4V1 10 00 00 00 00 010 01 11 11 10 01 11 1U0=5VU0=6V0 01 1U0=5.5V四位逐次逼近型四位逐次逼近型A/DA/D转换器转换器D/A顺序顺序d3 d2 d1 d0UA/V比较比较该位该位1 1的去

10、留的去留11 1 0 0 0 0 0 04UAUI1 1 0 0 1 1 0 035UAUI1 1 0 0 1 1 1 145.5UAUI留留去去留留留留UA逼近逼近UI的波形的波形四位逐次逼近型四位逐次逼近型ADC的的转换过程转换过程UA逼近逼近U1的波形的波形上页下页第5章5.52O512346UA/V2341脉冲顺序返回集成集成A/D芯片芯片ADC0801ADC0801外引脚图外引脚图ADC0801各管脚功能各管脚功能：上页下页第5章 UIN(+)、UIN(-)：模拟量：模拟量输输入入端端D0 D5：八位数字信号输出端：八位数字信号输出端UCC：电源端，：电源端， UCC =5VDGND

11、：数字地端：数字地端AGND：模拟地端：模拟地端CS：片选信号，低电平有效：片选信号，低电平有效RD：读出端，：读出端，低电平有效低电平有效WD：写入端，：写入端，低电平有效低电平有效CLKIN：外部时钟脉冲输入端：外部时钟脉冲输入端CLKR：内部时钟脉冲端：内部时钟脉冲端INTR：输出控制端：输出控制端返回上页下页返回第5章*5.2.2 双积分型双积分型A/D转换器转换器 双积分型A/D转换器属于电压时间变换的间接A/D转换器。 基本原理是将一段时间内的输入模拟电压 Ui 和参考电压UR 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，再变换成正比于输入模拟信号的数字量。上页下页返回第

12、5章UiURABS1RS2Cuo积分器比较器CP数字量输出数字量输出_+计数器控制逻辑电路_+&脉冲发生器+A1A2双积分型A/D转换器原理图上页下页返回第5章CPuottt000UPT1T2DoutURUiABS1RS2Cuo积分器比较器CP数字量输出数字量输出_+计数器控制逻辑电路_+&脉冲发生器+A1A2 1. 定时采样阶段：定时采样阶段： S1合向A侧，从0开始对Ui积分。01dtoiuU tRC A/D转换器的工作波形转换器的工作波形上页下页返回第5章CPuottt000UPT1T2DoutURUiABS1RS2Cuo积分器比较器CP数字量输出数字量输出_+计数器控制逻辑电路_+&脉

13、冲发生器+A1A2 t=T1 时， S1合向B侧，停止采样。 t=t1积分器输出为A/D转换器的工作波形转换器的工作波形UP =-RCT1Ui=-RCTCUi2n上页下页返回第5章CPuottt000UPT1T2DoutURUiABS1RS2Cuo积分器比较器CP数字量输出数字量输出_+计数器控制逻辑电路_+&脉冲发生器+A1A2 2. 比较读数阶段：比较读数阶段： t T1时，时，积分器的输出电压UPuo =-RC1（U R）tT1dtDout =2nU RUi模数转换器的主要技术指标模数转换器的主要技术指标分分 辨辨 率率 以输出二进制的位数表示分辨率以输出二进制的位数表示分辨率。位数越多

14、,误差越小,转换精度越高。转换速度转换速度 它是指完成一次转换所需的时间。它是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始到输出端得到稳定的数字输出信号所经过的这段时间。相对精度相对精度 它是指实际的各个转换点偏离理想特性的误差它是指实际的各个转换点偏离理想特性的误差。在理想情况下，所有的转换点应当在一条直线上。上页第5章返回下页第5章上页下页返回 5.3.1 模拟开关*5.3 模拟开关和采样模拟开关和采样- -保持电路保持电路5.3.2 采样-保持（S/H）电路第5章上页下页返回 5.3.1 模拟开关模拟开关 模拟开关用于传输模拟信号，它主要由控制电模拟开关用于传输模拟信号，

15、它主要由控制电路和开关电路两部分组成。路和开关电路两部分组成。 主要介绍由主要介绍由CMOS传输门构成的模拟开关和集传输门构成的模拟开关和集成多路模拟开关。成多路模拟开关。构成方式：双极型晶体管电路构成方式：双极型晶体管电路MOS场效应晶体管场效应晶体管第5章上页下页返回UiUoCPCPUDDT1T2CPUoUiCPTGCMOS传输门传输门电电路路图图形形符符号号模拟开关模拟开关UoUiTG1DDUiUo第5章上页下页返回 CC4051模拟开关模拟开关CBA30UDD123456581615141312111091246COMMON55INHUEEUSSCC4051ABCINH电平转换电路译译 码码 电电 路路12345650输出输出COMMON第5章上页下页返回5.3.2 采样采样- -保持保持（S/HS/H）电路电路uoA2CuiA1uc（t）（t）（t） 输入缓冲输入缓冲 放大器放大器模拟开关模拟开