第14章模拟信号与数字信号的相互转换-PPT课件

1、第 14 章 模拟信号与 数字信号的相互转换 下一章 上一章 返回主页 14.1 数模转换器 14.2 模数转换器 14.3 数字电路的应用举例 1 A/D 与 D/A 转换概述 A/D传感器计算机执行机构控制对象D/A数字量模拟量数字量模拟量214.1 数模转换器 数字量 与数字量等值 的十进制数成 正比的模拟量 D/A D/A 转换器的组成：(1) 数码寄存器(2) 模拟电子开关电路(3) 解码网络(4) 求和电路(5) 基准电压3D4 D3 D2 D1UREF 3R 82R 2R 2R 2R 2R 2R4 3 2 1 S4 S3 S2 S1 UoR R R 数模转换器 电子双 向开关 1

2、 0 0 0 0 0 0 0 43R 82R 2R 2R 2R 2R 2R4 3 2 1 S4 S3 S2 S1 UoR R RUi = 0 = 0 (1) D4D3D2D1 = 0000 时 5 +UREF24 + +UREF +2R 2R 2R R 4 (2) D4D3D2D1 = 0001 时（S1 单独接 UREF ） 2R 2R 1 3 R 2 R R R UREF2UREF22R UREF23R 3R 8 Uo1 2R UREF 24 Uo1 = 输出： 6 + +UREF +2R 2R 2R R 4 (3) D4D3D2D1 = 0010 时（S2 单独接 UREF ） 2R 2

3、R 1 3 R 2 R R R UREF2UREF22R UREF23R 3R 8 Uo2 2R 输出： UREF 23 Uo2 = 7 + +UREF2R 2R 2R R 4 (4) D4D3D2D1 = 0100 时（S3 单独接 UREF ） 2R 2R 1 3 R 2 R R R UREF2R UREF22R 3R 8 Uo3 2R 输出： UREF 22 Uo3 = 8 +UREF2R 2R 2R R 4 (5) D4D3D2D1 = 1000 时（S4 单独接 UREF ） 2R 2R 1 3 R 2 R R R UREF2R R 3R 8 Uo4 2R 输出： UREF 21 U

4、o4 = 9Uo = D4Uo4D3Uo3D2Uo2D1Uo1 UREF 24+1Uo = 2i Di 4i =1UREF2Uo =( D4 D3 D2 D1 ) UREF22UREF23UREF24 Di = 1 时，Si 接 UREF ；Di = 0 时，Si 接地。 若输入为 n 位，则 UREF 2n+1Uo = 2i Di ni =1122i Di ni=1与n 位二进制数等值的十进制数10最小输出电压 输入二进制数为 001 最大输出电压 输入二进制数为 111 Uomin Uomax KRR =1 2n1 = 分辨率 KRR 11 电子双向开关 VT1UREFDiSiUCC UB

5、BVT2VT3VT41011 饱和导通 截止 12VT1UREFDiSiUCC UBBVT2VT3VT40100 电子双向开关 13解：(1) 输入二进制数为 1011 时 =2710(026025 124023122121 ) V =1.718 75 V 例14.1.1 某六位 R2R 型数模转换器的基准电压 UREF = 10V，求输入二进制数为 1011 和 111101 两种 情况下的输出模拟电压及该数模转换器的分辨率。 =9.531 25 V UREF 26+1Uo = 2i Di 6i =1UREF 26+1Uo = 2i Di 6i =1(2) 输入二进制数为 111101 时(

6、3) 分辨率 KRR = 1 2n1 =1 261 =0.01591414.2 模数转换器 逐次逼近型 A/D 转换器的工作原理 在最高位设定数字量 1D/A模拟量 与待转换的 模拟量比较 修改 在次高位设定数字量 1D/A模拟量 修改 与待转换的 模拟量比较直至设定的数字量与待转换的模拟量之间的误差小于最低一位数字量为止。 15设 UREF =10 V ux = 6.88 VCP1 使 Q4Q3Q2Q1 = 1000 uA = 5V 6.88V清零 Q4 Q3 Q2 Q1DCRD SD RD SD RD SD RD SDDCDCDC顺序脉冲分配器FF4 D/A 转换器8uxuA1111FF3

7、 FF2 FF1 D4 D3 D2 D1 CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 00001116设 UREF =10 V ux = 6.88 VCP2 使 Q4Q3Q2Q1 = 1100 uA = 7.5V 6.88V清零 Q4 Q3 Q2 Q1DCRD SD RD SD RD SD RD SDDCDCDC顺序脉冲分配器FF4 D/A 转换器8uxuA1111FF3 FF2 FF1 D4 D3 D2 D1 CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 000111017设 UREF =10 V ux = 6.88 VCP3 使 Q4Q3Q2Q1 = 1010 uA = 6.25V 6.88V清零

8、Q4 Q3 Q2 Q1DCRD SD RD SD RD SD RD SDDCDCDC顺序脉冲分配器FF4 D/A 转换器8uxuA1111FF3 FF2 FF1 D4 D3 D2 D1 CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 0011001118设 UREF =10 V ux = 6.88 VCP4 使 Q4Q3Q2Q1 = 1011 uA = 6.875V 6.88V清零 Q4 Q3 Q2 Q1DCRD SD RD SD RD SD RD SDDCDCDC顺序脉冲分配器FF4 D/A 转换器8uxuA1111FF3 FF2 FF1 D4 D3 D2 D1 CP1 CP2 CP3 CP4 CP

9、5 010111CP5 使 Q4Q3Q2Q1 = 1011 uA = 6.875V 6.88V1914.3 数字电路的应用举例一、数字钟1. 数字钟系统的组成 信号源计时电路时间标准信号 译码显示电路 分频电路信 号秒较时电路报时电路20门 触发器 触发器 SB1SB21Hz 石英晶体 振荡器 整形电路 分频器 105 HZ105 HZ 时显示器 时译码器 时计数器 （24进制） 分显示器 分译码器 分计数器 （60进制） 秒显示器 秒译码器 秒计数器 （60进制）2 kHz 500 Hz门正常 计时时 60 个秒脉冲出一个进位脉冲 60 个分脉冲出一个进位脉冲 2. 数字钟的工作原理 21门

10、 触发器 触发器 SB1SB21Hz 石英晶体 振荡器 整形电路 分频器 105 HZ105 HZ 时显示器 时译码器 时计数器 （24进制） 分显示器 分译码器 分计数器 （60进制） 秒显示器 秒译码器 秒计数器 （60进制）2 kHz 500 Hz门关闭进位脉冲“时计数器”按秒 的速度快速走时 校对 小时时 2. 数字钟的工作原理 22控制“门”引导哪路信号门 触发器 触发器 SB1SB21Hz 石英晶体 振荡器 整形电路 分频器 105 HZ105 HZ 时显示器 时译码器 时计数器 （24进制） 分显示器 分译码器 分计数器 （60进制） 秒显示器 秒译码器 秒计数器 （60进制）2 kHz 500 Hz门关闭进位脉冲“分计数器”按秒的速度快速走时校对 分钟时 2. 数字钟的工作原理 23二、数字转速表(1) 反光纸的光线使光敏二极管导通。(2) 转子每转一圈，电阻 R