数字电子技术模数与数模转换PPT课件

1、2021/3/91单片机仿真头单片机仿真头2021/3/92Analog Digital “翻译翻译”2021/3/93电子设计竞赛赛题电子设计竞赛赛题Analog Digital “翻译翻译”2021/3/94CH9CH9 D/A转换器转换器 和和A/D转换器转换器2021/3/952021/3/96 掌握掌握D/A 、A/D转换的基本原理转换的基本原理 掌握各种掌握各种D/A 、A/D转换器的工作原理；转换器的工作原理； 掌握几种集成掌握几种集成D/A、A/D转换器的应用；转换器的应用； 能够估计能够估计D/A、A/D转换器的误差。转换器的误差。Email me please if you

2、 have any questions: win_2021/3/97 D/A 、A/D转换原理转换原理 D/A 、A/D转换器的设计思路和工作原理转换器的设计思路和工作原理 集成集成D/A 、A/D转换器的应用转换器的应用 2021/3/982021/3/99若要若要DA，须有一个模拟参考量，须有一个模拟参考量R ，使得，使得 A=DR设设 maxA=R则则 0D1D是一个不大于是一个不大于1的的n进制数。进制数。本课程中，本课程中，D是二进制数：是二进制数： D=a121+a222+an2n , ai(0, 1)2021/3/910可用一个参考电压可用一个参考电压VREF作模拟参考量。作模拟

3、参考量。 2021/3/9112021/3/912 A=DR D=a121+a222+an2n A=DR= ( a12 n1+a22 n2+an2 0) A=DR= ( D n12 n1+ D n22 n2+ D 02 0) 量化单位量化单位D的一个最低有效的一个最低有效位（位（LSB） 2021/3/913 分辨力分辨力D/A转换器分辨模拟量最小转换器分辨模拟量最小值的能力，也就是最低位值的能力，也就是最低位LSB所代表的模拟量。所代表的模拟量。 分辨率分辨率D/A转换器的位数。转换器的位数。D/A转换转换器分辨最小模拟量的能力也就越强。器分辨最小模拟量的能力也就越强。 分辨力与分辨率是统一

4、的，有的材料对二分辨力与分辨率是统一的，有的材料对二者不加区分。者不加区分。 2021/3/914 满量程满量程D/A转换器可输出模拟量的最转换器可输出模拟量的最大值。大值。 (2 n1)VREF通常用通常用2 nVREF指代满量程指代满量程标称满量程。标称满量程。 2021/3/915 精度精度 一般以满量程相对误差来说明一般以满量程相对误差来说明D/A转换器转换器的精度的精度 ：Umax最大绝对误差最大绝对误差 2021/3/9162021/3/917A/D转换转换将模拟信号变换为数字信号将模拟信号变换为数字信号若参考量为若参考量为R，则则 DA/R?2021/3/918量化单位量化单位

5、2021/3/9192021/3/920 量化误差量化误差因因mmin 不能是无不能是无穷小而带来的误差。量化误差是不穷小而带来的误差。量化误差是不可消除的。可消除的。 2021/3/921 采用了采用了A/D转换器，会不会使转换器，会不会使整个系统处理数据的精度降低整个系统处理数据的精度降低 ？ 2021/3/922分辨力与分辨率分辨力与分辨率 2021/3/923量化误差量化误差 2021/3/924精度精度 nLSB 满量程相对误差满量程相对误差 nLSB量化带来的误差量化带来的误差 A/D转换器的精度不仅仅取决于量化误转换器的精度不仅仅取决于量化误差，而是由多种因素决定的。如某差，而是

6、由多种因素决定的。如某A/D转换转换器的精度为器的精度为0.5%1LSB。1LSB称为一称为一个字误差，通常即为量化误差误差。个字误差，通常即为量化误差误差。2021/3/925线性线性 2021/3/926转换时间转换时间完成一次转换所用的时间完成一次转换所用的时间 2021/3/927转换速率转换速率每秒转换的次数每秒转换的次数 2021/3/9289.2.1 9.2.3 9.2.2 2021/3/9299.2.1 2021/3/9309.2.1 uo=I Rf2021/3/9319.2.2 2021/3/9329.2.3 7520典型典型10bit DAC采用采用CMOS电子开关电子开关

7、与与TTL电平兼容电平兼容电源电压范围：电源电压范围：515V 采用采用R-2R电阻网络电阻网络 2021/3/9339.2.3 2021/3/9349.2.3 0832与与P兼容的兼容的8bitDAC 采用采用CMOS和薄膜和薄膜Si-Cr电阻相容工艺，温漂低电阻相容工艺，温漂低具有二级数字输入缓冲锁存器，可与数据具有二级数字输入缓冲锁存器，可与数据P数据数据 总线直接相连，无需另接锁存器总线直接相连，无需另接锁存器属乘法属乘法D/A转换器转换器可工作于四个象限可工作于四个象限与与TTL电平兼容电平兼容 数字地与模拟地可分开，使用灵活数字地与模拟地可分开，使用灵活 2021/3/9359.2

8、.3 MAX5013新产品12bit高速DAC 工作速率达工作速率达100MHZ建立时间仅建立时间仅13ns内含主内含主-从式锁存器从式锁存器电源电压电源电压+5V或或-5.2V 与与TTL和和ECL电导兼容电导兼容 2021/3/9369.2.3 2021/3/9379.2.3 No_360S D-A转换器转换器八路八路13位数模转换器位数模转换器MAX547图象处理图象处理DAC2021/3/9382021/3/9399.3.1 并行比较型并行比较型A/D转换器转换器Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADC2021/3/940串行比较型串行比较型A/D转换器转换器Con

9、tent:Ch9ADC and DAC9.3 ADC9.3.1 串行比较型串行比较型A/D转换器转换器2021/3/941DOUT 并并- -串比较型串比较型A/D转换器转换器Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADC9.3.1 并并-串比较型串比较型A/D转换器转换器2021/3/942 逐次比较型逐次比较型A/D转换器转换器Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADC9.3.4 逐次比较型逐次比较型ADC2021/3/943Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADC9.3.5 双积分型双积分型ADC2021/3/944Content:Ch

10、9 ADC and DAC9.3 ADC9.3.5 双积分型双积分型ADC数双积分型双积分型A/D转换器转换器2021/3/945Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADC9.3.5 双积分型双积分型ADC时段时段：固定时间积分：固定时间积分,到时结束到时结束时段时段：固定斜率积分，：固定斜率积分，过零结束过零结束2021/3/946Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADC9.3.5 双积分型双积分型ADC数双积分型双积分型A/D转换器转换器优点：精度较高，对元件要求低优点：精度较高，对元件要求低缺点：速度低缺点：速度低2021/3/9479.3.6 A/

11、D转换器产品举例转换器产品举例Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADCADC0809特点：特点：属属CMOS电路电路8路模拟输入，路模拟输入，8 bit 输出输出(3S门门)与常用与常用P兼容兼容采用逐次比较法，转换时间约采用逐次比较法，转换时间约100s 2021/3/9489.3.6 A/D转换器产品举例转换器产品举例Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADCADC08092021/3/9499.3.6 A/D转换器产品举例转换器产品举例Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADCICL7106/7107 特点：特点：直接输出直接输出7

12、段译码信号段译码信号7106驱动驱动LCD；7107驱动驱动LED十进制十进制3位半位半A/D转换器转换器双积分型电路，内含基准源双积分型电路，内含基准源 2021/3/9509.3.6 A/D转换器产品举例转换器产品举例Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADCICL7107ICL7107构成直流电压表构成直流电压表2021/3/9519.3.6 A/D转换器产品举例转换器产品举例Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADCMAX1011 特点：特点：6bit高速高速A/D转换器，速率可达转换器，速率可达90M带偏移矫正的带偏移矫正的55MHZ带宽差动放大器

13、带宽差动放大器功耗仅功耗仅190mW有效位为有效位为5.85bit 2021/3/9529.3.6 A/D转换器产品举例转换器产品举例Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADC2021/3/9539.3.6 A/D转换器产品举例转换器产品举例Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADCA/D转换器最新产品举例转换器最新产品举例TI推出业界首个集成推出业界首个集成12位位a-d转换器和转换器和超低功耗闪存的微控制器系列超低功耗闪存的微控制器系列-ADC2021/3/9549.4.1 应用领域应用领域9.4.3 综合应用举例综合应用举例9.4.2 产品选用原则产品

14、选用原则2021/3/9559.4.1 ADC 与与 DAC 应用领域应用领域Content:Ch9 ADC and DAC9.4 How to use简单数字应用系统简单数字应用系统数字计算机应用系统数字计算机应用系统通讯通讯音频音频/视频系统视频系统测量仪器测量仪器2021/3/9569.4.2 ADC 与与 DAC产品选用原则产品选用原则Content:Ch9 ADC and DAC9.4 How to use选择电路类型选择选择电路类型选择转换速率选择转换速率选择分辨率与精度选择分辨率与精度选择功能选择功能选择 性能价格比性能价格比 ADC 选用一例选用一例2021/3/9579.4.

15、2 ADC 与与 DAC产品选用原则产品选用原则Content:Ch9 ADC and DAC9.4 How to useADC 工程选用一例工程选用一例放大放大2021/3/958简化简化2021/3/959简化简化2021/3/960位置传感信息位置传感信息 电动机控制信号电动机控制信号 规范化规范化2021/3/9619.4.2 ADC 与与 DAC产品选用原则产品选用原则Content:Ch9 ADC and DAC9.4 How to useADC 工程选用一例工程选用一例计算机计算机控制系统控制系统机械机械运动机构运动机构位置传感信息位置传感信息 电动机控制信号电动机控制信号 传感

16、器输出电传感器输出电压为压为05V，分，分辨力为辨力为2.5mV运动控制范围为运动控制范围为0200mm，控制精，控制精度不低于度不低于0.2mm ADCADC在何处？在何处？ 2021/3/9629.4.3 ADC 与与 DAC 综合应用举例综合应用举例Content:Ch9 ADC and DAC9.4 How to use历届全国大学生电子设计竞赛题目历届全国大学生电子设计竞赛题目Email me please if you have any questions: win_问题征集问题征集2021/3/9639.4.3 ADC 与与 DAC 综合应用举例综合应用举例Content:Ch9

17、 ADC and DAC9.4 How to use问题征集问题征集 通过观察，较系统地提出一通过观察，较系统地提出一个个ADC 与与/或或 DAC 应用的问题。应用的问题。2021/3/964本章小结本章小结 1. A/D转换器和转换器和D/A转换器是数字系统和各种工转换器是数字系统和各种工程技术相联系的桥梁，在二者之间起着程技术相联系的桥梁，在二者之间起着“翻译翻译”的的作用。作用。 2. 实现实现D/A转换和转换和A/D转换，都需要一个模拟参转换，都需要一个模拟参考量考量R ，使得，使得 A=DR 和和 D RA2021/3/965 3. 常用的常用的D/A转换器主要有权电阻型和转换器主

18、要有权电阻型和R-2R网络网络型两种电路。由于型两种电路。由于R-2R网络型的电阻种类少，易于网络型的电阻种类少，易于集成和提高精度，因此多为集成集成和提高精度，因此多为集成D/A转换器所采用。转换器所采用。 4. 常用的常用的A/D转换器主要有双积分型、逐次比较转换器主要有双积分型、逐次比较型和并行比较型三种。三种电路在精度、转换速率型和并行比较型三种。三种电路在精度、转换速率及其他参数等方面各具特色，因而应用都比较广泛。及其他参数等方面各具特色，因而应用都比较广泛。 本章小结本章小结2021/3/966 5. 作为产品的实例，本章介绍了几种中、大规作为产品的实例，本章介绍了几种中、大规模集成电路：模集成电路：7520、0832、MAX5013；0809、7106/7107、MAX1011。它们中既有应用广泛的传。它们中