模拟量和数字量的转换 (2)2精选文档.ppt

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1、模拟量和数字量的转换本讲稿第一页，共十八页 模模模模 数与数数与数 模转换器是计算机与外部设备的重模转换器是计算机与外部设备的重要接口要接口,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。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 数转换器数转换器数转换器数转换器(简称简称简称简称A/D转换器或转换器或ADCADC)；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(简称简称D/A转换器或转换器或DAC)传感器传感器模拟控制模拟控制模模拟拟信信号号数字计算机数字计算机 数字控制数字控制 数数字字信信号号ADC

2、DAC11.1 概述概述本讲稿第二页，共十八页11.2 数数模转换器模转换器 数数模模(D/A)(D/A)转换器的任务是将数字量转换成模转换器的任务是将数字量转换成模拟量拟量,它是数字仪器和模拟信号的接口。根据其性能它是数字仪器和模拟信号的接口。根据其性能不同，类型也比较多。不同，类型也比较多。下面介绍下面介绍倒倒T型电阻网络型电阻网络D A转换器转换器电路的原理电路的原理和一种常用的集成电路组件。和一种常用的集成电路组件。本讲稿第三页，共十八页11.2.1 倒倒T型电阻网络型电阻网络D A转换器转换器分析输入数字量和输出模拟电压分析输入数字量和输出模拟电压u uo o之间的关系之间的关系之间

3、的关系之间的关系转换原理：转换原理：转换原理：转换原理：倒倒T型解码网络型解码网络uo2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0+-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR本讲稿第四页，共十八页uo2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0+-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR电阻网络的开关无论在电阻网络的开关无论在1还是还是0状态，等效电阻等状态，等效电阻等于于R，则，则本讲稿第五页，共十八页每个每个每个每个2R R支路中的电流也支路中的电流也支路中的电流也支路中的电流也逐位减半。逐位减半。逐位

4、减半。逐位减半。即：即：即：即：uo2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0+-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR本讲稿第六页，共十八页uo2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0+-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR本讲稿第七页，共十八页DAC0808 D/A转换器输出与输入的关系转换器输出与输入的关系（设设VREF=10V）本讲稿第八页，共十八页 DAC7520是十位的是十位的CMOS数模数模转换器转换器,即在对其输即在对其输入十位数字量后，通过外的运算放大器，可以获得应入十位数字量

5、后，通过外的运算放大器，可以获得应的模拟电压值。其电路结构同前面介绍倒的模拟电压值。其电路结构同前面介绍倒T T型电阻网型电阻网络。络。DAC7520 D/A转换器转换器 本讲稿第九页，共十八页 DA 7520管脚分布图管脚分布图D7D8D9GNDD0D1D2D3UDDURRFIo2Io191011121314151687654321D6D5D4本讲稿第十页，共十八页11.3 模模数转换器数转换器 模模模模数数数数(A/D)转换器的任务是将模拟量转换成数字转换器的任务是将模拟量转换成数字量量,它是模拟信号和数字仪器的接口。根据其性能不同，它是模拟信号和数字仪器的接口。根据其性能不同，类型也比较

6、多。类型也比较多。本讲稿第十一页，共十八页一一A/D转换的一般步骤和取样定理转换的一般步骤和取样定理 由由于于输输入入的的模模拟拟信信号号在在时时间间上上是是连连续续量量，所所以以一一般般的的A/D转转换换过程为：过程为：取样、保持、量化和编码。取样、保持、量化和编码。本讲稿第十二页，共十八页 取样定理：取样定理：因因为为每每次次把把取取样样电电压压转转换换为为相相应应的的数数字字量量都都需需要要一一定定的的时时间间，所所以以在在每每次次取取样样以以后后，必必须须把把取取样样电电压压保保持持一一段段时时间间。可可见见，进进行行A/D转转换换时时所所用的输入电压，实际上是每次取样结束时的用的输入

7、电压，实际上是每次取样结束时的vI值。值。式式中中fS为为取取样样频频率率，fimax为为输输入入信信号号vI的的最最高高频频率率分分量量的的频频率。率。本讲稿第十三页，共十八页三三 并行比较型并行比较型A/D转换器（转换器（3位）位）本讲稿第十四页，共十八页 并行比较型并行比较型A/D转换器真值表转换器真值表本讲稿第十五页，共十八页11.3.2 A/D 变换器的主要技术指标变换器的主要技术指标1.分辨率分辨率 以输出二进制数的位数表示分辨率。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。位数越多，误差越小，转换精度越高。2.转换速度转换速度 完成一次完成一次A/DA/D转

8、换所需要的时间，即从它转换所需要的时间，即从它 接到转换控制信号起，到输出端得到稳定接到转换控制信号起，到输出端得到稳定 的数字量输出所需要的时间。的数字量输出所需要的时间。3.相对精度相对精度 实际转换值和理想特性之间的最大偏差。实际转换值和理想特性之间的最大偏差。4.4.其它其它 功率、电源电压、电压范围等。功率、电源电压、电压范围等。本讲稿第十六页，共十八页 ADC0809八位八位A/DA/D转换器转换器GNDGNDC CB B A A8 通通 道道 模模 拟拟 开开 关关 比较器比较器逻辑控制逻辑控制逐次逼近逐次逼近 寄存器寄存器 D/A转换器转换器地址锁存地址锁存 译译 码码 器器三

9、三态态输输出出锁锁存存器器U UDDDDU UR R(+)(+)U UR R(-)(-)D D7 7D D0 0D D6 6D D5 5D D4 4D D3 3D D2 2D D1 1ININ7 7ININ6 6ININ5 5ININ4 4ININ3 3ININ2 2ININ1 1ININ0 0 ALEALEEOCEOCSTARTSTARTCLOCKCLOCKEOUTEOUT本讲稿第十七页，共十八页ADC 0809 0809管脚分布图管脚分布图管脚分布图管脚分布图U UR R(-)(-)B BD D4 4D D0 0D D2 2D D7 7D D6 6D D5 51 12 23 34 45 56 67 78 89 91010191918181717161615151414131312121111202025252323232322222121262627272828ININ2 2ININ1 1ININ0 0 GNDGNDD D1 1 ALE ALEEOCEOC START STARTCLOCKCLOCKD D3 3 IN IN3 3 IN IN4 4 IN IN5 5 IN IN6 6 IN IN7 7EOUTEOUTA AC CU UR R(+)(+)U UDDDD本讲稿第十八页，共十八页