第九章模拟信号和数字信号的转换课件.ppt
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1、第第九九章章 模拟量和数字量的转换模拟量和数字量的转换第一节第一节 数数模转换器模转换器第二节第二节 模数转换器模数转换器 模数与数模转换器是计算机与外部设备的重模数与数模转换器是计算机与外部设备的重模数与数模转换器是计算机与外部设备的重模数与数模转换器是计算机与外部设备的重要接口要接口要接口要接口,也是数字测量和数字控制系统的重要部件。也是数字测量和数字控制系统的重要部件。也是数字测量和数字控制系统的重要部件。也是数字测量和数字控制系统的重要部件。将模拟量转换为数字量的装置称为模将模拟量转换为数字量的装置称为模将模拟量转换为数字量的装置称为模将模拟量转换为数字量的装置称为模 数转换器数转换器
2、数转换器数转换器 (简称简称简称简称A/DA/D转换器或转换器或转换器或转换器或ADCADC);传感器传感器传感器传感器模拟控制模拟控制模拟控制模拟控制模模模模拟拟拟拟信信信信号号号号数字计算机数字计算机数字计算机数字计算机 数字控制数字控制数字控制数字控制 数数数数字字字字信信信信号号号号ADCADCDACDAC 将数字量转换为模拟量的装置称为数将数字量转换为模拟量的装置称为数将数字量转换为模拟量的装置称为数将数字量转换为模拟量的装置称为数 模转换器模转换器模转换器模转换器 (简称简称简称简称D/AD/A转换器或转换器或转换器或转换器或DACDAC)第第九九章章 模拟量和数字量的转换模拟量和
3、数字量的转换第一节第一节 数模转换器数模转换器一、一、一、一、R-2RR-2R梯形电阻网络梯形电阻网络梯形电阻网络梯形电阻网络D/AD/A转换器转换器转换器转换器 由由AA、BB、CC、DD各点各点向右看的等效电阻向右看的等效电阻都都为为R1 1、R-2RR-2R梯形电阻网络梯形电阻网络梯形电阻网络梯形电阻网络电流电流:uo2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0+-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR当二进制代码为当二进制代码为1时,开关合到运算放大器输入一时,开关合到运算放大器输入一侧,该支路电流成为运放输入电流侧,该支路电流成为运放输入
4、电流 的一部分;的一部分;当二进制代码为当二进制代码为0时,开关合到接地的一侧时,开关合到接地的一侧。2 2、R-2RR-2R梯形电阻网络梯形电阻网络梯形电阻网络梯形电阻网络D/AD/A转换电路转换电路转换电路转换电路uo2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0+-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR例例1:已知已知R-2R梯形网络梯形网络DA转换器中转换器中R=RF=20kUR=10V,试分别求出,试分别求出4位和位和8位位DA转换器的输出最转换器的输出最小电压、最大电压。小电压、最大电压。解:解:4位位DA转换器转换器d3d00001时输
5、出最小电压时输出最小电压U0min;d3d01111时输出最大电压时输出最大电压U0max。同理同理8位位DA转换器转换器在在UR和和RF相同条件下,相同条件下,DA转换器位数越多,转换器位数越多,输出最小电压越小,输出最大电压越大输出最小电压越小,输出最大电压越大。二、二、D/A转换器的主要转换器的主要参数参数 指最小输出电压和最大输出电压之比。指最小输出电压和最大输出电压之比。指最小输出电压和最大输出电压之比。指最小输出电压和最大输出电压之比。1.1.分辨率分辨率 2.2.2.2.转换误差(转换精度)转换误差(转换精度)3.3.3.3.输出电压输出电压输出电压输出电压(电流电流电流电流 )
6、的建立时间的建立时间的建立时间的建立时间例例例例:十位十位十位十位D/AD/AD/AD/A转换器转换器转换器转换器 的分辨率为的分辨率为的分辨率为的分辨率为有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。转换误差是指输出模拟电压的实际值与理论值之差,转换误差是指输出模拟电压的实际值与理论值之差,即最大静态转换误差。转换误差常用输出满刻度即最大静态转换误差。转换误差常用输出满刻度FSR的百分数表示,也有用最低有效位的倍数来表示。的百分数表示,也有用最低有效位的倍数来表示。输入由
7、全输入由全0变为全变为全1或由全或由全1变为全变为全0起,到起,到输出稳定电压输出稳定电压(电流电流)所需的时间。所需的时间。1.无锁存无放大器无锁存无放大器 三、集成三、集成D/A转换器转换器按其组成结构按其组成结构(即功能模块即功能模块),集成,集成DA转换转换器可分为以下三种类型:器可分为以下三种类型:完整的集成完整的集成DA转换器包括转换器包括4个功能模块:个功能模块:输入数据寄存器、输入数据寄存器、DA转换网络、模转换网络、模拟输出放大器拟输出放大器 及参考电压源。及参考电压源。早期的产品只包含早期的产品只包含D/A转换网络,如转换网络,如AD7520,其电路和图其电路和图9-2相似
8、,但运算放大器是外接的。相似,但运算放大器是外接的。2.2.有锁存无放大器有锁存无放大器有锁存无放大器有锁存无放大器具有数字输入寄存器,使用时需外接运算放大器。具有数字输入寄存器,使用时需外接运算放大器。如:如:DAC0832DAC 0832 简化电路框图简化电路框图八位八位寄存器寄存器输入输入八位八位寄存器寄存器DACDAC八位八位转换器转换器UREFRFIout1Iout2AGNDUCCDGND&ILECSWR1WR2XFERD/AD/AD7D0.11DAC0832结构图结构图片选信号,片选信号,低电平有效低电平有效写入控制,写入控制,低电平有效低电平有效模拟地端模拟地端D0 D7数字量输
9、入数字量输入参考电压参考电压输入端输入端DACDAC 0832 0832 管脚分布图管脚分布图管脚分布图管脚分布图CSCSWRWR1 1WRWR2 2AGNDAGNDD D4 4D D5 5D D6 6D D7 7D D0 0D D1 1D D2 2D D3 3U UCCCCU UREFREFR RF FDGNDDGNDILEILEXFERXFERI Iout1out1I Iout2out21 12 23 34 45 56 67 78 89 910101919181817171616151514141313121211112020数字地端数字地端反馈电阻反馈电阻外接端外接端CSCSWRWR1
10、1WRWR2 2AGNDAGNDD D4 4D D5 5D D6 6D D7 7D D0 0D D1 1D D2 2D D3 3U UCCCCU UREFREFR RF FDGNDDGNDILEILEXFERXFERI Iout1out1I Iout2out21 12 23 34 45 56 67 78 89 910101919181817171616151514141313121211112020DACDAC 0832 0832 管脚分布图管脚分布图管脚分布图管脚分布图输入锁存允许信输入锁存允许信号,高电平有效号,高电平有效芯片工作电压芯片工作电压 输入端输入端 写入控制端写入控制端低电平有
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