第10章-数模与模数转换 -V3课件.ppt
《第10章-数模与模数转换 -V3课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第10章-数模与模数转换 -V3课件.ppt(36页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、*第第 10 章模拟量和数字量的转换章模拟量和数字量的转换10.2数数 - 模转换器模转换器10.3模模 - 数转换器数转换器10.1概述概述 数/模与模/数是计算机与外部设备的重要接口,也是数字测量和数字控制系统的重要部件。 能将数字量转换成模拟量的装置称为数/模转换器,简称A/D转换器;能将模拟量转换为数字量的装置称为模/转换器,简称D/A转换器。10.110 .2 数数/模转换器模转换器DAC数/模转换器中的文字 代表数字量,代表模拟量,转换器用 表示。目前常见的D/A转换器中,有权电阻网络D/A转换器,倒梯形电阻网络D/A转换器等。 1. DAC的基本概念构成数字代码的每一位都具有一定
2、的“权重”。为了将数字量转换成模拟量,就必须将每一位代码按其“权重”转换成相应的模拟量,然后再将代表各位的模拟量相加,即可得到与该数字量成正比的模拟量,这就是构成D/A变换器的基本思想。 (1) DAC的转换特性 DAC电路的作用是将输入的数字量转换成与输入数字量成正比输出模拟量。在转换过程中,将输入的二进制数字信号转换成模拟信号,以电压或电流的形式输出。数据锁存器电子开关电阻网络求和放大 图中数据锁存器用来暂时存放输入的数字信号。n位锁存器的并行输出分别控制n个模拟开关的工作状态。通过模拟开关,将参考电压按权关系加到电阻解码网络。 对于有权码,先将每位代码按其权的大小转换成相应的模拟量,然后
3、相加,即可得到与数字量成正比的总模拟量,从而实现数字/模拟转换。当输入的数字量是由n位8421BCD码表示的数字信号X时,其从高位到最低位的权依次为依次为2n-1、2n-2 21、20等,其大小可表示为:100011221122222niiinnnnxxxxxXDAC电路的输出模拟电压u0(或模拟电流i0)为: 10002)(niiiiuiuxRRXRRiu)(或)(或或电流转换系数电压转换系数01234567001010011100101110111u0/VD000 当Ru(或Ri)为1、n时,根据上式可得DAC的转换特性曲线如下图所示:模拟输出数字输入DAC的转换特性曲线400. 0552
4、1121DAC8100. 010231121DAC10810分辨率位分辨率位 (2) DAC的主要参数 1)分辨率:用来说明D/A转换器最小输出电压(此时输入的数字代码只有最低有效位为1,其余各位都是 0 )与最大输出电压 (此时输入的数字代码所有各位全是 1 )之比。 一个8位和一个10位的两个DAC,其分辨率分别为:从上式可看出:DAC输入数字量的位数n越多,电路的。因此,有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率的高低。 2)绝对精度(或绝对误差)和非线性度是指输入端加对应满刻度数字量时,DAC输出的实际值与理论值之差。一般绝对误差应低于uLSB/2。在满刻度范围内,偏离理想转换特性的最大
5、值称为非线性误差。非线性误差与满刻度值之比称度,常用百分比表示。 3)建立时间指输入变化后,输出值稳定到距最终输出量uLSB所需的时间。反映了DAC电路转换的速度。除此之外,在选用DAC器件时,还需要考虑其电源电压、输出方式、输出值范围及输入逻辑电平等参数。2. DAC的工作原理 (1) *权电阻网络DACXn-1Xn-2X2X1X0Sn-1Sn-2S2S1S0模拟电子开关u0集成运放20 R21 R2n-2 R2n-1 R2n-0 R 权电阻,从最低位到最高位,每一个位置上的电阻都是相邻高位电阻值的2倍。反馈网络n位二进制数字输入X3X2X1X0S3S2S1S020 R21 R22 R23
6、R 当输入的数字信号为1010时,电子模拟开关的动作受此二进制数控制,相应为“ ”的开关接到位置1上;将基准电压UR经电阻引起的电流通入运放的反相输入端,即流入求和电路;相应数字量为“ ”的权电阻由开关S直接到“地”。 权电阻网络DAC工作原理X3X2X1X0S3S2S1S020 R21 R22 R23 RRR2R31F64180802UUUIIIV078. 0645RFF0URIu若RF=5K,R=80K时X3X2X1X0S3S2S1S020 R21 R22 R23 RRRRR013F6401180880480UUUUIIIIV086. 0640115RFF0URIu仍有RF=5K,R=80
7、KX3X2X1X0S3S2S1S020 R21 R22 R23 RRRR23F160380280UUUIIIV094. 016035RFF0URIu仍有RF=5K,R=80K 显然,输出模拟电压的大小直接与输入的二进制数大小成正比,从而实现了数字量到模拟量的转换。 ( 2) 倒T形电阻网络DAC 倒T形电阻网络的电阻均为R和2R,与权电阻网络不同。2RRRRR2R2R2R2RSn-1Sn-2S1S0S2结点B结点C结点D结点EXn-1Xn-2X2X1X0u0模拟电子开关n位二进制数字输入基准电压2RRRRR2R2R2R2RSn-1Sn-2S1S0S2结点B结点C结点D结点EXn-1Xn-2X2
8、X1X0u0输出电压:当R=RF时,输出电压:XRRURiunFRFF02XUunR02动画-倒T型DAC原理 电子课动画集98DAC.swfDAC 主要技术指标主要技术指标( (1) )分辨率分辨率用输入的二进制数码的位数用输入的二进制数码的位数 n 来表示。来表示。位数越多,分辨率就越高。位数越多,分辨率就越高。121maxominoRR nUUK( (2) )转换精度转换精度表示实际输出的电压值与理想的输出表示实际输出的电压值与理想的输出电压值之间的差别。电压值之间的差别。 ( (3) )建立时间建立时间从数码输入到模拟电压稳定输出从数码输入到模拟电压稳定输出之间的响应时间。之间的响应时
9、间。 00REFo0LSB661010 2 21 0.16V222nnUuDdU ()()REF219.84V2nnU【例10-1】一个6位DAC,若UREF= 10V,Rf =R/2,求:(1)当LSB自0变为1时,输出电压uo的变化;(2)当D=110101时的uo =;(3)当D=111111时的uo =。解:(1)LSB从01,即D从000000000001。(2)D=110101时,代入同样公式,得uo=8.28V。(3)D=111111时,uo =UFSR=。集成集成 ADC 芯片举例芯片举例AD7520 各外引线功能:各外引线功能:d0 d9:十位数字量的输入端;:十位数字量的输
10、入端;IO1、IO2:电流输出端;:电流输出端;RF:反馈信号输入:反馈信号输入端端;UDD:电源接线端;:电源接线端;GND:接地端。接地端。UR:参考电源,可正可负;:参考电源,可正可负;URIO1IO2RFd4AD752012345678161514131211109UDD+URd3d2d1d0d5d6d7d8d9GND UO+AD7520 输入数字量与输出模拟量的关系输入数字量与输出模拟量的关系10.3 模模/数转换器数转换器ADC 10.3.1. 模/数转换的原理 在模拟量转换为数字量的过程中,由于输入的模拟量在时间上是连续的,而输出的数字量是离散的,所以进行转换时只能在一系列选定的
11、瞬间对输入的模拟量采样后再转换为输出的数字量。 模/数转换器的作用就是将输入的模拟电压数字化。转换过程一般通过采样、保持、量化和编码四个步骤完成。在实际电路中,这些过程有的通常是合并进行的,例如,取样和保持,量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。输入模拟电压uiCP采样保持电路取样展宽信号uiSADC电子开关电子开关S受受CP控制控制 采样过程是通过模拟电子开关 实现的。模拟电子开关每隔一定的时间间隔闭合一次,当一个连续的模拟信号通过这个电子开关时,就会转换成若干个离散的脉冲信号。.Dn-1D1D0ADC的量化编码电路 通过采样脉冲的作用,转换成时间上离散、但幅值上仍连续的离散模拟信号。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 第10章-数模与模数转换 -V3课件 10 数模 转换 V3 课件
限制150内