第13章 模数和数模转换_第1页
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文档简介

模数和数模转换模拟电信号与数字电信号模拟电路处理的信号是连续的信号数字电路处理的信号是离散的信号数字系统模-数/数-模转换(Analog&Digital)模拟世界A/D数字处理和存储系统D/A数字系统：使用数字量来传递和加工处理信息的实际工程系统模数转换模数转换的四个步骤：采样、保持、量化和编码采样和保持在时间上按一定时间间隔抽样取值，在时间上离散化为了便于后续的量化和编码，采样得到的样值在模数转换期间应保持不变，直到下一次采样

模数转换量化和编码

根据采样保持信号所处的电压区间，按照某种原则赋予它最近的阶梯电压值只舍不入的量化

实际电平和量化电平之间的差值：量化误差

模数转换量化和编码四舍五入的量化

实际电平和量化电平之间的差值：量化误差

对信号进行8级量化，编码输出就是3-bit数字信号模数转换的性能指标分辨率转换精度和转换速度是ADC和DAC的主要性能指标。通常用分辨率和转换误差来描述。分辨力：输出的数字二进制码的最低有效位从0变为1时所对应的模拟输入量的变化量

分辨率：相对分辨力

转换误差：实际转换结果与理想量化值之间的差异，由元件的误差和非理想性造成转换速度：和ADC的转换方案有关常见的ADC结构—并行比较型电压比较器寄存器（数据缓冲器））优先编码器输入范围00000000001000000001110000001011100000111111000100111110010111111101101111111111随着数字输出位数的增加，电路规模急剧增大常见的ADC结构—逐次逼近型

转换开始前，首先把逐位逼近寄存器置0

n-bit模数转换至少需要n+1个时钟周期，位数越长，所需要的转换时间也越长

用高速、低位数的（通常是1位）的DAC来实现高位数的ADC（如10位或更高）用数据流中1所占的比例来表示输入模拟量的大小每M个时钟周期把量化器输出的数据转换为一个能够反映模拟输入大小的并行数字量数模转换把二进制数字量转换为与其数字成正比的模拟电压或电流输入是n-bit二进制数D，输出是模拟电压

要想得到平滑的模拟信号，还需要通过低通滤波器对信号进行平滑。数模转换器的性能指标分辨率分辨力：相邻两组二进制代码对应的模拟输出电压之差

分辨率：衡量数模转换的精细程度，输出模拟电压可以分辨的最大等级数。

转换误差

转换速度通常用稳定输出电压的建立时间来衡量常见的DAC结构—权电阻型DAC

流经每个电阻支路的电流：

所有电阻支路产生的总电流：

输出端产生的电压：

常见的DAC结构—权电阻型DAC输出端产生的电压：

n位权电阻型数模转换电路输出电压：

输出的变化范围：

优点：电路结构比较简单，使用的电阻比较少

常见的DAC结构—R-2R倒T型电阻网络DAC只有R和2R两种电阻，克服了权电阻网络电阻范围宽的缺点

模拟开关在数字位为1和为0时都接地，流入每个2R支路电流不变

每个支路的电流和二进制数位的权重成正比，通过开关把权电流汇集到求和放大器各支路的总电流：

常见的DAC结构—R-2R倒T型电阻网络DAC各支

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