数模和模数转换器2

数模和模数转换器第1页，共26页。优选数模和模数转换器第2页，共26页。将输入的每一位二进制代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，所得的总模拟量就与数字量成正比，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。基本原理第3页，共26页。转换特性D/A转换器的转换特性，是指其输出模拟量和输入数字量之间的转换关系。图示是输入为3位二进制数时的D/A转换器的转换特性。理想的D/A转换器的转换特性，应是输出模拟量与输入数字量成正比。如果输入为n位二进制数dn-1dn-2…d1d0，则输出模拟电压为：第4页，共26页。不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还是接到地，也就是不论输入数字信号是1还是0，各支路的电流不变的。第5页，共26页。设RF=R/2第6页，共26页。①分别从虚线A、B、C、D处向右看的二端网络等效电阻都是R。②不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还是接到地，也就是不论输入数字信号是1还是0，各支路的电流不变。第7页，共26页。第8页，共26页。第9页，共26页。误差分析1、因参考电压的偏离引起的误差2、实际运放的偏离引起的误差3、模拟开关的导通压降引起的误差4、电阻阻值的偏差引起的误差第10页，共26页。一种简化的CMOS开关型D/A转换器第11页，共26页。CMOS开关电路的组成及工作原理第12页，共26页。（1）分辨率分辨率用输入二进制数的有效位数表示。在分辨率为n位的D/A转换器中，输出电压能区分2n个不同的输入二进制代码状态，能给出2n个不同等级的输出模拟电压。分辨率也可以用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压的比值来表示。10位D/A转换器的分辨率为：（2）转换精度D/A转换器的转换精度是指输出模拟电压的实际值与理想值之差，即最大静态转换误差。（3）输出建立时间从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值时所需要的时间，称为输出建立时间。第13页，共26页。D/A转换器的主要参数含义1、分辨率：所能产生的最小电压变化量与满刻度输出电压之比。位数越高，分辨能力就越强，分辨率的值越低（小）。2、转换精度（绝对精度）：实际输出的模拟电压与理论输出模拟电压间的最大误差。与元件参数的精度、工作温度、运放的温度漂移及转换位数有关。通常要求小于最小电压变化量的一半。3、转换时间：衡量转换速度。4*、线性度：又称为非线性误差，是偏离理想的输入-输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分率。第14页，共26页。集成D/A转换器5G7520及其应用电路举例1、输入全为0时，调运放调零电位器使输出为0；2、输入全为1时，调R1使输出为预定满量程输出；3、R2用以调节输出电压值（满量程下降）。第15页，共26页。由5G7520构成数控电流源第16页，共26页。8.3A/D转换器用于将模拟信号转换成相应的数字量，是模拟系统到数字系统的接口电路。转换需要时间，故要求转换期间输入的模拟量保持不变；须进行模拟信号的离散处理，即采样和保持。把保持的模拟量转换成数字量的过程称为量化过程；把量化的结果进行编码得到输出的数字信号。分两步完成。第17页，共26页。采样频率越高，输出脉冲的包络线就越接近输入的模拟信号。采样定理：采样频率高于输入信号最高频率的2倍以上。第18页，共26页。采样-保持器VL高电平时T导通，保持电容CH两端的电位差即为输出电压，处于采样期；

VL为低电平时T截止，CH无放电回路，输出保持在采样结束前的输入值。第19页，共26页。国产单片集成采样保持器5G582的结构示意图和引脚图逻辑控制输入为差动方式：-6～+0.8V时为采样状态，+2～(+Vcc-3V)时为保持状态。两个模拟量输入端第20页，共26页。5G582应用举例将输入和输出运放构成一个电压跟随器输入高电平（3.5V）时为保持状态；输入低电平（0V）时为采样状态。用以对输入运放的失调进行调节。第21页，共26页。工作原理特点：是所有A/D中速度最快的一种，但电路复杂、成本高、价格贵，一般分辨率较低。分辨率的提高第22页，共26页。第23页，共26页。3位逐次渐近型A/D转换开始前使Q5为1，其余为0。第一个CP作用后Q1为1，其余为0。然后逐位比较。最低位为1，其余均为0时对应的模拟量的一半，目的是减小量化误差。第24页，共26页。逐次渐近型A/D的特点n位逐次渐近型A/D完成一次转换需进行n次比较，经n+2个时钟脉冲，即