《电路与电子技术》课件 11 模数-数模转换器

第11章D/A、A/D转换器§11.1D/A转换器§11.2A/D转换器物理量传感器放大器A/D计算机D/A执行机构模拟信号数字信号模拟信号数字信号典型数字测量控制系统框图D/A转换器和A/D转换器架起了数字电路和模拟电路的桥梁11.1数/模（D/A）转换器

D/AD/A转换器的功能将数字信号转换成与其成正比的模拟信号

（电压或电流）输入n位数字量输出模拟量数码寄存器n位模拟开关解码网络求和电路基准电压D/A转换器的原理框图输入n位数字量输出模拟量T型电阻网络型倒T型电阻网络型权电阻网络型权电流网络型权电容网络型D/A转换器的基本原理

以T型电阻网络为例数字量输入基准电压-++当时,当时,开关接地开关接基准电压数字量不同不同与的对应关系如何?当输入数字量全为0时-++-++当,时-++-++当,时-++-++-++当,时当,时当,时应用叠加原理可得输出模拟量与输入数字量成正比-++T型电阻网络的优缺点输出只与电阻的比值有关，只采用两种阻值的电阻。便于工程实现转换速度低输出端产生尖峰脉冲各位数码变化引起的电流变化到达运算放大器的输入端时间不同网络精度较高-++当时,当时,开关接同相输入端开关接反相输入端倒T型电阻网络的工作原理各支路电流不随开关位置的不同而改变，不存在传输时间差转换速度提高动态误差减小-++-++-++-++-++D/A转换器的主要参数分辨率位数越多，分辨率越高=数字量的位数最小输出电压最大输出电压分辨率=最小输出电压即00……001对应的输出最大输出电压即11……111对应的输出1例如：10位D/A转换器，其分辨率为如果输出模拟电压满量程为10V，则它能分辨的最小电压为转换误差输入数字量满刻度时，实际输出值与理论输出值之差。产生误差的主要原因参考电压的波动运放的零点漂移电阻值的偏差转换速度----用转换时间表示数字信号由全0变全1，或由全1变全0时，输出建立稳定值所需要的时间。转换速度----用转换时间表示数字信号由全0变全1，或由全1变全0时，输出建立稳定值所需要的时间。D/A转换器的主要参数建立时间A/D转换器的功能将时间上和幅值上都连续的模拟量（电压或电流）转换为与其成正比的数字量.A/D转换的过程采样量化保持编码11.2A/D转换器采样与保持采样定理采样开关保持为保证采样后的信号能够不失真地反映输入信号，要求：采样频率输入模拟信号的最高频率量化与编码量化----将采样输出电压用某个最小单位的整数倍来表示的过程最小单位----量化单位（△）数字量最低有效位为1时所对应的模拟量。编码----将量化结果用代码表示。量化误差采样输出电压不一定刚好是量化单位△的整数倍，因此存在误差。量化方法舍尾取整法四舍五入法(n-1)△≤vi＜n△(n-1)△当vi的尾数<△/2时，舍去尾数取整数

当vi的尾数≥△/2时，则其量化结果在原数上再加1个△AD转换器的位数越多，△越小，量化误差也越小。例：将0~1V连续变化的模拟量转换成三位二进制代码量化单位模拟电压二进制码量化结果

0△000001010011100101110111最大量化误差为△舍尾取整法

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7△例：将0~1V连续变化的模拟量转换成三位二进制代码量化单位模拟电压二进制码量化结果

0△000001010011100101110111最大量化误差为△/2四舍五入法

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7△A/D转换的方法直接转换并行比较A/D反馈比较A/D计数型A/D逐位比较式A/D间接转换------双积分式A/D速度提高逐位比较式A/D转换器逐位比较寄存器清零将数码100…00送入D/A转换过程将数码110…00送入D/A将数码010…00送入D/AD/A转换器逐位比较寄存器控制逻辑数字输出（n位）……逐位比较式A/D转换器特点具有较高的转换速度由数字量位数和控制电路决定转换精度主要取决于比较器的灵敏度和内部D/A转换器的转换精度抗干扰性差对输入模拟电压进行瞬时采样比较双积分式A/D转换器转换原理模拟电压时间间隔数字量转换过程计数器清零，闭和，C完全放电接，积分器反向积分计数器计数接，积分器正向积分当计满个脉冲后，当计数器停止计数数字输出（n位）控制逻辑计数器积分器反向积分积分器正向积分设经过m个脉冲，时钟脉冲周期与成正比双积分式A/D转换器特点工作速度低只适用于对直流或变化缓慢的电压进行转换转换的平均值，提高了抗干扰能力工作性能稳定，转换精度只与有关A/D转换器的主要参数分辨率位数越多，转换精度越高--