第13章模拟信号与数字信号的相互转换课件

1、13.1 数模转换器数模转换器(D/A)第第 13 13 章章 模模 拟拟 型型 号号 与与 数数 字字 信信 号号 的的 转转 换换返返 回回下一页下一页上一页上一页下一节下一节UREF 2R2R2R2RRRR12343R2R2RS1S2S3S4D1D2D3D4+UO 1. 组成：组成： R2R型数模转换器型数模转换器:R2R型电阻网络型电阻网络 电子双向开关电子双向开关S1S4求和运算放大器求和运算放大器第第 13 13 章章 模模 拟拟 型型 号号 与与 数数 字字 信信 号号 的的 转转 换换返返 回回下一页下一页上一页上一页下一节下一节第第 13 13 章章 模模 拟拟 型型 号号

2、与与 数数 字字 信信 号号 的的 转转 换换返返 回回下一页下一页上一页上一页下一节下一节第第 13 13 章章 模模 拟拟 型型 号号 与与 数数 字字 信信 号号 的的 转转 换换返返 回回下一页下一页上一页上一页下一节下一节等效电路：等效电路：R+-AA2REFUR+-BB22REFUR+-DD42REFUR+-CC32REFUBBCC DD1+-RAA2REFU2R2R2RRRR234R+-BB22REFUR+-CC32REFUR+-DD42REFU Uo1= -UREF /24同理：当同理：当S2单独接单独接UREF时，时， 当当S1单独接单独接UREF时，等效电路如图：时，等效电

3、路如图： Uo2= - UREF /23当当S3单独接单独接UREF时，时，Uo3= - UREF /22当当S4单独接单独接UREF时，时，Uo4= - UREF /2D+-RD42REFU第第 13 13 章章 模模 拟拟 型型 号号 与与 数数 字字 信信 号号 的的 转转 换换返返 回回下一页下一页上一页上一页下一节下一节2RR_+3RUO+_-UREF /24DD同理同理: 当当S2单独接单独接UREF时，时， Uo2= - UREF /23 当当S1单独接单独接UREF时，时， Uo1= -UREF /24当当S3单独接单独接UREF时，时， Uo3= - UREF /22当当S4

4、单独接单独接UREF时，时， Uo4= - UREF /2Uo= D4 Uo4 + D3Uo3 + D2Uo2 + D1Uo1)2222(1423324DUDUDUDURFERFERFERFEiiiRFEDU411422第第 13 13 章章 模模 拟拟 型型 号号 与与 数数 字字 信信 号号 的的 转转 换换返返 回回下一页下一页上一页上一页下一节下一节iniinRFEoDUU1122当输入当输入n位二进制数时位二进制数时:分辨率分辨率: :UominUomax若若: n =4分辨率分辨率:00011111KRR =12n-1第第 13 13 章章 模模 拟拟 型型 号号 与与 数数 字字

5、 信信 号号 的的 转转 换换返返 回回下一页下一页上一页上一页下一节下一节例例: n=6的的R-2R型数模转换器型数模转换器,基准电压基准电压UREF=10V,若输若输入的二进制数分别为入的二进制数分别为1011和和111101,求输出的模拟电压求输出的模拟电压.1. 输入输入1101（001101)iniinRFEoDUU1122)212120212020 (2101234567V71875.12. 输入输入(111101)212120212121 (2101234567oUV53125. 9第第 13 13 章章 模模 拟拟 型型 号号 与与 数数 字字 信信 号号 的的 转转 换换返返

6、 回回下一页下一页上一页上一页下一节下一节13.2 模数转换模数转换:(A/D)D1序序 列列 脉脉 冲冲 分分 配配 器器数数 模模 转转 换换 器器CP1CP2CP3CP4CP511 11D4D3D2清零清零 D D D DCCCCRDRDRDRDSDSDSDSDQ1Q2Q3Q4FF1FF2FF3FF4-+uAux第第 13 13 章章 模模 拟拟 型型 号号 与与 数数 字字 信信 号号 的的 转转 换换返返 回回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节. .顺序脉冲分配器顺序脉冲分配器. .数码寄存器数码寄存器. .数模转换器数模转换器. .电压比较器电压比较器D1顺顺 序序

7、脉脉 冲冲 分分 配配 器器数数 模模 转转 换换 器器CP1CP2CP3CP4CP511 11D4D3D2清零清零 D D D DCCCCRDRDRDRDSDSDSDSDQ1Q2Q3Q4FF1FF2FF3FF4-+uAux( (一一).).组成组成第第 13 13 章章 模模 拟拟 型型 号号 与与 数数 字字 信信 号号 的的 转转 换换返返 回回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节D1顺顺 序序 脉脉 冲冲 分分 配配 器器数数 模模 转转 换换 器器CP1CP2CP3CP4CP511 11D4D3D2清零清零 D D D DCCCCRDRDRDRDSDSDSDSDQ1Q2Q

8、3Q4FF1FF2FF3FF4-+uAux设设: :ux=6.88V UREF = -10V .清零清零 .先从最高先从最高 位比较，位比较， 逐次到最逐次到最 低位。低位。 2.工作原理：工作原理：6.88V1 10 01 11 11 10 01 10 01 11 10 00 01 10 00 00 06.875V6.25V7.5V5V第第 13 13 章章 模模 拟拟 型型 号号 与与 数数 字字 信信 号号 的的 转转 换换返返 回回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节13.3 数字电路的应用举例数字电路的应用举例( (一一).).数字钟数字钟时显示器时显示器时译码器时译码器

9、时计数器时计数器2424进制进制分显示器分显示器分译码器分译码器分计数器分计数器6060进制进制秒显示器秒显示器秒译码器秒译码器秒计数器秒计数器6060进制进制触发器触发器整形电路整形电路石英晶体石英晶体振荡器振荡器分频器分频器触发器触发器SB1SB2门门门门第第 13 13 章章 模模 拟拟 型型 号号 与与 数数 字字 信信 号号 的的 转转 换换返返 回回下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节( (二二).).转速表转速表译码器译码器计数器计数器与门与门整形电整形电路路基准时间基准时间脉冲发生器脉冲发生器显示器显示器+U放大器放大器第第 13 13 章章 模模 拟拟 型型 号号

10、 与与 数数 字字 信信 号号 的的 转转 换换返返 回回下一页下一页上一页上一页下一节下一节第第 13 13 章章 模模 拟拟 型型 号号 与与 数数 字字 信信 号号 的的 转转 换换下一页下一页上一页上一页下一节下一节上一节上一节返返 回回 基本要求基本要求1. 了解了解R-2R型数模转换器的工作原理型数模转换器的工作原理;2. 了解逐次逼近型模数转换器的工作原理了解逐次逼近型模数转换器的工作原理.第第 13 13 章章 模模 拟拟 型型 号号 与与 数数 字字 信信 号号 的的 转转 换换下一页下一页上一页上一页返返 回回练习题库练习题库13.1.1 模拟信号和数字信号为什么要转换模拟

11、信号和数字信号为什么要转换? ?13.1.2 由一个数字信号由一个数字信号1010,采用四位转换器转换成模拟信采用四位转换器转换成模拟信 号号,试问当基准电压为试问当基准电压为10V时时,其输出的模拟电压为多少其输出的模拟电压为多少?13.1.3 有一八位有一八位R-2R型型D/A转换器转换器,当数字信号为当数字信号为00000001 时时,输出的模拟电压输出的模拟电压 -0.04V,若数字信号为若数字信号为00010010时时,输出输出 电压应为多少电压应为多少?13.2.1 有一四位逐次逼近型有一四位逐次逼近型A/D转换器转换器,其中的数模转换器其中的数模转换器为为R-2R型型,基准电压基

12、准电压UREF = -10V.若待转换的模拟量若待转换的模拟量8.2V,则则转换成的数字量为多少转换成的数字量为多少?第第 13 13 章章 模模 拟拟 型型 号号 与与 数数 字字 信信 号号 的的 转转 换换返返 回回下一页下一页上一页上一页练习题解答练习题解答13.1.1 模拟信号和数字信号为什么要转换模拟信号和数字信号为什么要转换? ? 答答: 随着电子技术的迅速发展随着电子技术的迅速发展,用数字系统处理模拟信号的用数字系统处理模拟信号的情况越来越多情况越来越多.为了能用数字系统处理模拟信号为了能用数字系统处理模拟信号,必须把模拟必须把模拟信号转换为相应的数字信号信号转换为相应的数字信

13、号,才能送入数字系统中进行处理才能送入数字系统中进行处理.然后还要将处理后的数字信号转换为模拟信号然后还要将处理后的数字信号转换为模拟信号,作为最后的作为最后的输出输出.第第 13 13 章章 模模 拟拟 型型 号号 与与 数数 字字 信信 号号 的的 转转 换换返返 回回下一题下一题上一题上一题13.1.2 由一个数字信号由一个数字信号1010, 采用四位转换器转换成模拟信号采用四位转换器转换成模拟信号, 试问当基准电压为试问当基准电压为10V 时时,其输出的模拟电压为多少其输出的模拟电压为多少?解解: : 输入数字量为输入数字量为: : 1010iniinRFEoDUU1122)2121

14、(210245V25. 6第第 13 13 章章 模模 拟拟 型型 号号 与与 数数 字字 信信 号号 的的 转转 换换返返 回回下一题下一题上一题上一题13.1.3 有一八位有一八位R-2R型型D/A转换器转换器,当数字信号为当数字信号为00000001时时, 输出的模拟电压输出的模拟电压 -0.04V,若数字信号为若数字信号为00010010时时,输出电压输出电压 应为多少应为多少?iniinRFEoDUU1122解解: :)21 (204. 019REFUVUREF24.10当当输入数字量为输入数字量为00000010010VUo72. 0)2121 (224.10259第第 13 13 章章 模模 拟拟 型型 号号 与与 数数 字字 信信 号号 的的 转转 换换返返 回回下一题下一题上一题上一题13.2.1 有一四位逐次逼近型有一四位逐次逼近型A/D转换器转换器,其中的数模转换器其中的数模转换器为为R-2R型型,基准电压基准电压UREF = -10V.若待转换的模拟量若待转换的模拟量8.2V,则则转换成的数