第8章 数模和模数转换.ppt

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1、第8章 数模和模数转换,学习要点:数模和模数转换的基本原理,8.1 概述,能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器,简称A/D转换器或ADC;能将数字量转换为模拟量的电路称为数模转换器,简称D/A转换器或DAC。ADC和DAC是沟通模拟电路和数字电路的桥梁,也可称之为两者之间的接口。,8.2 D/A转换器,8.2.1 D/A转换器的基本原理,8.2.2 D/A转换器的构成,8.2.1 D/A转换器的基本原理,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,转换特性,D/A转换器

2、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。即:输出模拟电压 uo=KuD或输出模拟电流io=KiD。其中Ku或Ki为电压或电流转换比例系数,D为输入二进制数所代表的十进制数。如果输入为n位二进制数dn-1dn-2d1d0,则输出模拟电压为:,(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

3、。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。,8.2.2 D/A转换器的构成,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。,设RF=R/2,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。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。,8.3 A/D转换器,8.3.1 A/D转换

4、器的基本原理,模拟电子开关S在采样脉冲CPS的控制下重复接通、断开的过程。S接通时,ui(t)对C充电,为采样过程;S断开时,C上的电压保持不变,为保持过程。在保持过程中,采样的模拟电压经数字化编码电路转换成一组n位的二进制数输出。,0uiVREF/14时,7个比较器输出全为0,CP到来后,7个触发器都置0。经编码器编码后输出的二进制代码为d2d1d0000。VREF/14ui3VREF/14时,7个比较器中只有C1输出为1,CP到来后,只有触发器FF1置1,其余触发器仍为0。经编码器编码后输出的二进制代码为d2d1d0=001。,3VREF/14 ui5VREF/14时,比较器C1、C2输出

5、为1,CP到来后,触发器FF1、FF2置1。经编码器编码后输出的二进制代码为d2d1d0010。5VREF/14ui7VREF/14时,比较器C1、C2、C3输出为1,CP到来后,触发器FF1、FF2、FF3置1。经编码器编码后输出的二进制代码为d2d1d0=011。依此类推,可以列出ui为不同等级时寄存器的状态及相应的输出二进制数。,转换开始前先将所有寄存器清零。开始转换以后,时钟脉冲首先将寄存器最高位置成1,使输出数字为1000。这个数码被D/A转换器转换成相应的模拟电压uo,送到比较器中与ui进行比较。若uiuo,说明数字过大了,故将最高位的1清除;若uiuo,说明数字还不够大,应将这一位保留。然后,再按同样的方式将次高位置成1,并且经过比较以后确定这个1是否应该保留。这样逐位比较下去,一直到最低位为止。比较完毕后,寄存器中的状态就是所要求的数字量输出。,原理框图,基本原理,

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