电子技术第十四章模拟信号与数字信号的相互转换课件

1、第14章 数模信号的相互转换,1,PPT学习交流,第14 章 模拟信号和数字信号的相互转换,14.1 数模转换器,14.2 模数转换器,2,PPT学习交流,14.1 数模转换器,A/D 与 D/A 转换概述,传 感 器,计 算 机,执 行 机 构,控 制 对 象,模拟量,数字量,模拟量,3,PPT学习交流,数字量,与数字量等值 的十进制数成 正比的模拟量,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,4,PPT学习交流,一、 R-2R 型数模转换器组成,(1) 电子双向开关 S1S4 (2) R 2 R 型电阻网络

2、(3) 运算放大器 (4) 基准电压UREF,5,PPT学习交流,等效电路：,二、工作原理,6,PPT学习交流, 等效电路：,7,PPT学习交流, 等效电路：,8,PPT学习交流, 等效电路：,9,PPT学习交流, 等效电路：,10,PPT学习交流,S1单独接UREF时转换器等效电路：,11,PPT学习交流,S1单独接UREF时转换器等效电路：,3R,2R,+,+,Uo,1.5R,12,PPT学习交流,S1单独接UREF时转换器等效电路：,当 S1 单独接 UREF 时， Uo1= UREF /24,13,PPT学习交流,等效电路：,14,PPT学习交流, 等效电路：,15,PPT学习交流,

3、等效电路：,16,PPT学习交流, 等效电路：,17,PPT学习交流, 等效电路：,18,PPT学习交流,S2单独接UREF时转换器等效电路：,19,PPT学习交流,S2单独接UREF时转换器等效电路：,3R,2R,+,+,Uo,1.5R,20,PPT学习交流,S2单独接UREF时转换器等效电路：,当 S2 单独接 UREF 时， Uo2= UREF /23,21,PPT学习交流,当 S2 单独接 UREF 时， Uo2= UREF /23,当 S1 单独接 UREF 时， Uo1= UREF /24,同理：当 S3 单独接 UREF 时， Uo3= UREF /22 当 S4 单独接 URE

4、F 时， Uo4= UREF /2,Uo= D4Uo4 + D3Uo3 + D2Uo2 + D1Uo1,数模转换器输出的模拟电压为：,22,PPT学习交流,当输入 n 位二进制数时:,即：输出的模拟量UO 是与输入的 数字量所等值的十进制数成正比。,分辨率KRR：,数模转换器的分辨率大小取决于转换器的位数。,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 111,23,PPT学习交流,三、电子双向开关,T3饱和导通，T4 截止。,24,PPT学习交流,T3 截止, T4 饱和导通。,25,PPT学习交流,可见: Di = 0 时，Si = 0 Si 接地。 Di = 1 时

5、，Si = 1 Si 接 UREF 。 因此， 起到一个电子开关的作用。,26,PPT学习交流,【例】n = 6 的 R-2R 型数模转换器，基准电压UREF = 10 V,若输入的二进制数分别为 1011 和 111101，求输出的模拟电压。,解 (1) 输入为 1011 001011 时，,(2) 输入为 111101 时，,27,PPT学习交流,与数模转换相反，即将模拟量转换成相当的数字量,分类： 一、按转换方式分： 直接模数转换器 间接模数转换器：转换时需经过一个中间变量 二、按工作原理分： 逐次逼近型、并行比较型、双积分型、V/F转换型,14.2 模数转换器,28,PPT学习交流,逐

6、次逼近型 A/D 转换器的工作原理,在最高位 设定数字量 1,与待转换的 模拟量比较,在次高位 设定数字量 1,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。,29,PPT学习交流,设 UREF =10 V ux = 6.88 V,CP1 使 Q4Q3Q2Q1 = 1000 uA = 5V 6.88V,0,0,0,0,1,1,30,PPT学习交流,设 UREF =10 V ux = 6.88 V,CP2 使 Q4Q3Q2Q1 = 1100 uA = 7.5V 6.88V,0,0,0,1,1,1,0,31,PPT学习交流,设 UREF =10 V u

7、x = 6.88 V,CP3 使 Q4Q3Q2Q1 = 1010 uA = 6.25V 6.88V,0,0,1,1,0,0,1,1,32,PPT学习交流,设 UREF =10 V ux = 6.88 V,CP4 使 Q4Q3Q2Q1 = 1011 uA = 6.875V 6.88V,0,1,0,1,1,1,CP5 使 Q4Q3Q2Q1 = 1011 uA = 6.875V 6.88V,33,PPT学习交流,1数模转换器的分辨率与数模转换器位数的关系为（ ）。 a. 位数越多，分辨率越高 b. 位数越多，分辨率越低 c. 分辨率与位数无关,2某数/模转换器的输入为8位二进制数字信号，输出为 0

8、25.5 V的模拟电压。若数字信号的最高位是1，其余各 位为0，则输出的模拟电压为（ ）。 a. 1 V b. 12.8 V c. 13.8 V d. 11.8 V,3. 如果要将一个最大幅值为0.225V的模拟信号转换为数字 信号，要求模拟信号每变化15mV能使数字信号最低位 （LSB）发生变化，那么应选用多少位的转换器？,34,PPT学习交流,得：n = 4位。即，应选用4位的转换器。,解：若将模拟信号转换为数字信号，应采用ADC模/数 转换器。,则数字信号最低位LSB应为：,35,PPT学习交流,4有一个四位逐次逼近型 A/D 转换器，其中的数模转换器 为 R-2R 型，基准电压UREF =10V。若待转换的模拟量4.4V， 试计算转换成的数字量为多少？,数字量为0100时：,解：由