模拟量和数字量的转换

模拟量和数字量的转换

模

数与数

模转换器就是计算机与外部设备得重要接口,也就是数字测量和数字控制系统得重要部件。

将模拟量转换为数字量得装置称为模

数转换器(简称A/D转换器或ADC);传感器模拟控制模拟信号数字计算机数字控制数字信号ADCDAC将数字量转换为模拟量得装置称为数

模转换器(简称D/A转换器或DAC)9、1

D/A转换器数–模转换(D/A转换器)得基本思想:

由于构成数字代码得每一位都有一定得“权”,因此为了将数字量转换成模拟量,就必须将每一位代码按其“权”转换成相应得模拟量,然后再将代表各位得模拟量相加即可得到与该数字量成正比得模拟量,这就就是构成D/A转换器得基本思想。1、电路9、1、1T型电阻网络D/A转换器由数个相同得电路环节构成,每个电路环节有两个电阻和一个模拟开关。参考电压存放四位二进制数最低位(LSB)最高位(MSB)模拟开关UO+–2RA+URS2S0S1S32R2R2R2Rd0d1d2d30RRR110++-ARF2R0011数码寄存器Q0Q1Q2Q31、电路9、1、1T型电阻网络D/A转换器参考电压最低位(LSB)最高位(MSB)各位得数码控制相应位得模拟开关,数码为“1”时,开关接电源UR;为0时接“地”。模拟开关UO+–2RA+URS2S0S1S32R2R2R2Rd0d1d2d30RRR110++-ARF2R0011数码寄存器Q0Q1Q2Q3存放四位二进制数2、转换原理分析输入数字量和输出模拟电压Uo之间得关系T型网络开路时得输出电压UA即就是反相比例运算电路得输入电压。反相比例运算电路T型电子网络2RA+URS2S0S1S32R2R2R2Rd0d1d2d30RRR110UO++-ARF2R0011+–2、转换原理用戴维宁定理和叠加定理计算UAA+URS2S0S1S32R2R2R2Rd0d1d2d30RRR1102R0011最低位(LSB)最高位(MSB)1000对应二进制数为00012、转换原理对应二进制数为0001时,A2R2R2RRRRR等效电路如右下图11

22

33

2R2R2R2RRRR2RURARA00

2、转换原理对应二进制数为0001时,等效电路如下RA同理:对应二进制数为0010时,有同理:对应二进制数为1000时,有同理:对应二进制数为0100时,有AR大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点2、转换原理T型网络开路时得输出电压UA,即等效电源电压UE。等效电阻为R等效电路如右图RAUE2、转换原理若输入得就是n位二进制数,则2RUO++-ARF+–RUE+–A2、转换原理若取RF=3R,则

若输入得就是n位二进制数,则2RUO++-ARF+–RUE+–A倒T型电阻网络DA转换器分析输入数字量和输出模拟电压uo之间得关系转换原理倒T型解码网络UO2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR、UC=UR

/2UB=UR/4UA=UR/8UD

=UR即：由于解码网络得电路结构和参数匹配,则图中各点(D、C、B、A)电位逐位减半。UO2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR因此,每个2R支路中得电流也逐位减半。即：UO2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IRUO2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR9、1、2D/A转换器得主要技术指标指最小输出电压和最大输出电压之比。

1、分辨率

2、线性度通常用非线性误差得大小表示D/A转换器得线性度。把偏离理想得输入－输出特性得偏差与满刻度输出之比得百分数定义为非线性误差。3、输出电压(电流)得建立时间例:十位D/A转换器得分辨率为从输入数字信号起,到输出电压或电流到达稳定值所需时间有时也用输入数字量得有效位数来表示分辨率。通常D/A转换器得建立时间不大于1

S集成ADC芯片举例AD7520各管脚功能:d0~d9:十位数字量得输入端;IO1、IO2:电流输出端;RF:反馈信号输入端;UDD:电源接线端;GND:接地端。UR:参考电源,可正可负;URIO1IO2RFGNDd4AD752012345678161514131211109UDD+URd3d2d1d0d5d6d7d8d9

UO++–AD7520得外引线排列及连接电路DAC0832就是八位得D/A转换器,即在对其输入八位数字量后,通过外接得运算放大器,可以获得相应得模拟电压值。9、1、3

DAC0832D/A转换器1)内部简化电路框图DAC0832简化电路框图八位寄存器输入八位寄存器DAC八位转换器UREFRFIout1Iout2AGNDUCCDGND&ILECSWR1WR2XFERD/AD7D0......11≥≥2)芯片管脚DAC

0832管脚分布图CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120片选信号,低电平有效写入控制,低电平有效模拟地端D0~D7数字量输入参考电压输入端DAC0832管脚分布图CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120数字地端反馈电阻外接端CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120DAC0832管脚分布图输入锁存允许信号,高电平有效芯片工作电压输入端

写入控制端低电平有效，与配合使用XFERCSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120DAC0832管脚分布图电流输出端单极性输出时。Iout2接模拟地传送控制端低电平有效，与WR2配合使用CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120DAC0832管脚分布图9、2A/D转换器

模–数(A/D)转换器得任务就是将模拟量转换成数字量,她就是模拟信号和数字仪器得接口。根据其性能不同,类型也比较多。

下面介绍逐次逼近式A/D转换电路得原理和一种常用得集成电路组件。最后举例说明其应用。顺序脉冲发生器逐次逼近寄存器DAC电压比较器输出数字量输入电压UiUA逐次逼近型模—数转换器原理框图9、2、1逐次逼近式A/D转换器

其工作原理可用天平秤重过程作比喻来说明。若有四个砝码共重15克,每个重量分别为8、4、2、1克。设待秤重量Wx=13克,可以用下表步骤来秤量:28g+4g38g+4g+2g48g+4g+1g

18g8g<13g,12g<13g,14g>13g,13g＝13g,8g12g12g13g暂时结果砝码重比较判断顺序保留保留撤去保留QF3SRRF2SQRF1SQRF0SQ&d3&d2&d1&d0读出“与门”&&&&≥1≥1≥1d3d0E读出控制