第11章模拟量和数字量的转换精.ppt

第1页，本讲稿共14页 D/A转换器有多转换器有多种，下面只介绍种，下面只介绍目前用得较多的目前用得较多的T形电阻网络形电阻网络D/A转转换器，四位转换换器，四位转换器的电路如图所器的电路如图所示。示。11.1 D/A转换器转换器 11.1.1 T型电阻网路型电阻网路D/A转换器转换器T形电阻网络形电阻网络D/A转换器转换器 第2页，本讲稿共14页只当只当d d0 0=1=1时，即时，即d d3 3d d2 2d d1 1d d0 0=0001=0001，其电路如图（，其电路如图（a a）所示。）所示。最后的等效电路，如图（最后的等效电路，如图（b b）所示。）所示。第3页，本讲稿共14页应用叠加原理将这四个电压分量叠加，得出应用叠加原理将这四个电压分量叠加，得出T T形电阻网络形电阻网络开路时的输出电压开路时的输出电压U UA A，即等效电源电压，即等效电源电压U UE E 形电阻网络的等效电路 T形电阻网络与运算放大器联接 的等效电路第4页，本讲稿共14页倒倒T T形电阻网络形电阻网络D/AD/A转换器，其电路如下图所示。图中转换器，其电路如下图所示。图中的电子模拟开关也由输入数字量来控制，当二进制数的电子模拟开关也由输入数字量来控制，当二进制数码为码为1 1时，开关接到运算放大器的反相输入端，为时，开关接到运算放大器的反相输入端，为0 0时，时，开关接地。开关接地。倒T形电阻网络D/A转换器 第5页，本讲稿共14页DA7520DA7520是十位是十位CMOS D/ACMOS D/A转换器，其电路采用倒转换器，其电路采用倒T T形电阻形电阻网络。模拟开关是网络。模拟开关是CMOSCMOS型的，也同时集成在芯片上，但型的，也同时集成在芯片上，但运算放大器是外接的。运算放大器是外接的。DA7520DA7520的外引线排列及联接电路的外引线排列及联接电路如图所示。如图所示。第6页，本讲稿共14页11.1.2 D/A11.1.2 D/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 1 1分辨率分辨率 D/A D/A转换器的分辨率是指最小输出电压与最大输出电转换器的分辨率是指最小输出电压与最大输出电压（对应的输入二进制数的所有位全为压（对应的输入二进制数的所有位全为1 1）之比。例如）之比。例如十位十位D/AD/A转换器的分辨率为：转换器的分辨率为：2 2精度精度 转换器的精度是指输出模拟电压的实际值与理想值转换器的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。这误差是由于参考电压偏之差，即最大静态转换误差。这误差是由于参考电压偏离标准值、运算放大器的零点漂移、模拟开关的压降以离标准值、运算放大器的零点漂移、模拟开关的压降以及电阻阻值的偏差等原因所引起的。及电阻阻值的偏差等原因所引起的。第7页，本讲稿共14页3 3线性度线性度 通常用非线性误差的大小表示通常用非线性误差的大小表示D/AD/A转换器的线性度。产转换器的线性度。产生非线性误差有两种原因：一是各位模拟开关的压降不一生非线性误差有两种原因：一是各位模拟开关的压降不一定相等，而且接和接地时的压降也未必相等；各个电阻阻定相等，而且接和接地时的压降也未必相等；各个电阻阻值的偏差不可能做到完全相等，而且不同位置上的电阻阻值的偏差不可能做到完全相等，而且不同位置上的电阻阻值的偏差对输出模拟电压的影响也不一样。值的偏差对输出模拟电压的影响也不一样。4 4输出电压（或电流）的建立时间输出电压（或电流）的建立时间 从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值所需时间，称为建立时间。建立时间包括两部分：一是所需时间，称为建立时间。建立时间包括两部分：一是距运算放大器最远的那一位输入信号的传输时间；二是距运算放大器最远的那一位输入信号的传输时间；二是运算放大器到达稳定状态所需时间。运算放大器到达稳定状态所需时间。第8页，本讲稿共14页5 5电源抑制比电源抑制比 在高质量的在高质量的D/AD/A转换器中，要求模拟开关电路和运算转换器中，要求模拟开关电路和运算放大器的电源电压发生变化时，对输出电压的影响非常放大器的电源电压发生变化时，对输出电压的影响非常小。输出电压的变化与相对应的电源电压变化之比，称小。输出电压的变化与相对应的电源电压变化之比，称为电源抑制比。为电源抑制比。第9页，本讲稿共14页 逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器一般由顺序脉冲发生器、逐次逼近寄转换器一般由顺序脉冲发生器、逐次逼近寄存器、存器、A/D转换器和电压比较器等几部分组成，其原理框图如转换器和电压比较器等几部分组成，其原理框图如图所示。图所示。11.2 A/D转换器转换器 11.2.1 逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器转换器 逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器的原理框图转换器的原理框图 第10页，本讲稿共14页 结合右图的具体电路来说明逐次逼近的过程。电路由下列几结合右图的具体电路来说明逐次逼近的过程。电路由下列几部分组成：逐次逼近寄存器；顺序脉冲发生器；部分组成：逐次逼近寄存器；顺序脉冲发生器；D/A转换器；转换器；电压比较器；控制逻辑门；读出电压比较器；控制逻辑门；读出“与与”门。门。第11页，本讲稿共14页 目前一般用的大多是单片目前一般用的大多是单片集成集成ADC，其种类很多，其种类很多，例如例如AD751，ADC0801，ADC0804，ADC0809等。等。ADC0809是是CMOS八位逐八位逐次逼近型次逼近型A/D转换器，它的转换器，它的外引线排列如图所示。外引线排列如图所示。第12页，本讲稿共14页11.2.2 11.2.2 模模数转换器的主要技术指标数转换器的主要技术指标 1 1分辨率分辨率 以输出二进制数的位数表示分辨率，位数越多，以输出二进制数的位数表示分辨率，位数越多，误差越小，转换精度越高。误差越小，转换精度越高。2.2.相对精度相对精度 相对精度是指实际的各个转换点偏离理想特性的误相对精度是指实际的各个转换点偏离理想特性的误差。在理想的情况下，所有的转换点应当在一条直线上。差。在理想的情况下，所有的转换点应当在一条直线上。第13页，本讲稿共14页3.3.转换精度转换精度 它是指完成一次转换所需的时间。转换的时间是指从它是指完成一次转换所需的时间。转换的时间是指从接到转换控制信号开始，到输出端得到稳定的数字输出信接到转换控制信号开始，到输出端得到稳定的数字输出信号所经过的这段时间。采用不同的转换电路，其转换速度号所经过的这段时间。采用不同的转换电路，其转换速度是不同的。并行型比逐次逼近型要快得多。低速的是不同的。并行型比逐次逼近型要快得多。低速的ADCADC为为130130，中速为，中速为50us50us，高速约为，高速约为50ns50ns。ADC0809ADC0809为为100us100us。4.4.电源抑制电源抑制 在输入模拟电压不变的前提下，当转换电路的供电在输入模拟电压不变的前提下，当转换电路的供电电源电压发生变化时，对输出也会产生影响。这种影响电源电压发生变化时，对输出也会产生影响。这种影响可用输出数字量的绝对变化量来表示。可用输出数字量的绝对变化量来表示。第14页，本讲稿共14页