中职 通信技术基础（第3版）第6章电子课件 .ppt

第6章 模拟信号与数字信号的转换 将模拟信号（Analog）转换为数字信号（Digtal）需要专门的电路，称为“模/数转换电路”（或叫A/D转换电路）。将数字信号还原为模拟信号的电路称为“数/模转换电路”（或叫D/A转换电路）。这两种电路通常是数字系统中计算机与模拟设备的输入、输出接口电路。图6-1 数字系统与模拟设备联接 A/D和D/A之所以叫转换电路，而不叫编码器、译码器，原因在于这里表示模拟信号的数字信息是与模拟信号相应的二进制数，不是随意编制的二进制代码。第1节D/A转换电路的基础知识 一、数字信号转换为模拟信号（D/A）的原理 把模拟信号转换为数字信号使用有权型数字码，所以，D/A转换电路是将有权型数字码（并行数据）转换为模拟电压信号。1、电路组成 2、转换原理二、实际数字电路产品中的D/A典型电路成品的D/A转换电路芯片种类很多。国产5G7520（CMOS）10位D/A转换芯片的信号分布及使用接线，采用DIP（双列直插）式封装。图6-3 5G7520D/A转换器引脚接线图第2节 模拟信号转换为数字信号（A/D）A/D转换电路的功能是把一定范围内的模拟电压转换为二进制数码表示的数字量，转换过程一般经过取样、保持、量化、编码四个步骤，由A/D转换电路输出多位二进制数据。一、并行电压比较型A/D转换器1转换原理1）取样电路 要用数字信号表示模拟信号，首先就要把模拟信号按时间顺序给以分段，将连续变化的模拟信号分割为离散的脉冲信号，这个操作由取样电路完成。取样电路实质上是个斩波器，uE是斩波器的开关脉冲，脉冲频率越高，时间分段越细，转换精度越高。2）保持电路 取样得到的若干个幅度不等的电压脉冲，要经过量化、编码才能转换为数字信号，而转换需要一定时间，在转换过程中，要求取样电压必须稳定，保持电路就用于实现这一功能。绝缘栅型N沟道MOS管起斩波器作用，Ko为线性放大组件（运算放大器）接成电压跟随器，其输出电压uo uC。利用电容C两端电压不能突变的特性保持电压的短时间的稳定。3）量化与编码电路 取样、保持电路输出的电压转换在数字信号之前，要先转换为代表不同幅度的单一信号，再由这种单一信号控制编码器输出不同的编码，这一变换操作称为量化。2电路组成图6-6 3位并行A/D转换器的电路结构ui比较器输出 转换器输出A B C D E F G Q3Q2Q1UR ui 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1ui 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0ui 1 1 1 1 1 0 0 1 0 1ui 1 1 1 1 0 0 0 1 0 0ui 1 1 1 0 0 0 0 0 1 1ui 1 1 0 0 0 0 0 0 1 0ui 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1ui00 0 0 0 0 0 0 0 0 0表6-1 并行A/D 转换器逻辑功能表二、逐次比较型A/D转换器1、电路组成图6-7 逐次比较型A/D转换器电路2、转换原理 使用逐次比较法进行A/D转换，第一步也是将被转换的模拟信号送入取样、保持电路，转换为按时间顺序依次排列的脉冲电压。把各种幅度的脉冲电压转换成数字信号的过程在控制器的操作下完成。控制器以环形计数器和二进制计数器为主要结构。A/D转换不能在瞬间完成，转换速度决定着对模拟信号取样时间的划分。转换速度快，取样间隔短，斩波取样后的脉冲包络与原来的模拟波形接近。转换速度是A/D转换器的重要参数。A/D转换精度是指转换器用于表示模拟电压的二进制数的数位多少。数位越多，对模拟电压描述越细，越能反映出模拟量的微小变化。三、实际A/D转换电路的典型产品图6-8 ADC0808的引脚信号分布ADC0808为8路（IN0IN7）模拟输入的A/D转换器。表6-2 ADC0808模拟通道选择真值表C B A 输入通道0 0 0 IN00 0 1 IN10 1 0 IN20 1 1 IN31 0 0 IN41 0 1 IN51 1 0 IN61 1 1 IN7本章小结（1）A/D、D/A转换器是计算机与模拟型外围设备之间不可缺少的接口电路。A/D转换器是对模拟信号的编码电路，D/A是模拟信号的还原电路。模拟量转换为数字信号为模拟信号的处理、传输手段开拓了新领域，各种数字化的科研仪器、生产设备、生活电器在人类活动的各个领域已经发挥出令人瞠目的作用。（2）转换速度与转换精度是A/D、D/A转换器的两个重要参数。（3）在半导体集成电路产品中有各种性能的A/D、D/A转换器芯片可供选用。