章DA与AD转换.ppt
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1、Digital Electronics Technology11/14/2022章DA与AD转换 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望Digital Electronics Technology11/14/202211.1 概述概述1.模模-数转换数转换n定定义义:模模拟拟信信号号到到数数字字信信号号的的转转换换称称为为模模-数数转转换换,或或称为称为A/D(Analog to Digital)。)。n把实现把实现A/D转换的电路称为转换的电路称为A/D
2、转换器(转换器(Analog Digital Converter ADC)。)。2.数数-模转换模转换n定定义义:模模拟拟信信号号到到数数字字信信号号的的转转换换称称为为模模数数转转换换,或或称为称为A/D(Analog to Digital)n把把实实现现D/A转转换换的的电电路路称称为为D/A转转换换器器(Digital Analog Converter DAC)。)。Digital Electronics Technology11/14/2022典型数字控制系统框图11.1 概述概述Digital Electronics Technology11/14/2022DAC网络网络DAC权电阻
3、权电阻倒梯形电阻网络倒梯形电阻网络DACADC直接直接ADC间接间接ADC权电流型权电流型DAC权电容型权电容型DAC开关树型开关树型DAC输入输入/输出方输出方式式并行并行串行串行11.1 概述概述3.分类分类Digital Electronics Technology11/14/202211.2 D/A转换器转换器1.权电阻型权电阻型D/A转换器转换器 模拟开关,受Di控制。Di=1时,模拟开关左拨;Di=0时,模拟开关右拨。权电阻网络求和放大器MSBLSBDigital Electronics Technology11/14/2022运算放大器总的输入电流为运算放大器总的输入电流为 运算
4、放大器的输出电压为运算放大器的输出电压为 若若RF=1/2R,代入上式后则得,代入上式后则得 11.2 D/A转换器转换器 输出电压正比于输入的数字量输出电压正比于输入的数字量D=Dn-1Dn-2 D1=D0,从而实现了从数字量到模拟量的转换。从而实现了从数字量到模拟量的转换。Digital Electronics Technology11/14/2022当当D=Dn-1D0=0时时,uo=0 因而因而uo 的变化范围是:的变化范围是:当当D=Dn-1D0=111时,时,最大输出电压最大输出电压:电路简单,器件少。但精度由电阻的精度定,此电电路简单,器件少。但精度由电阻的精度定,此电路中阻值差
5、别大,对集成不利。路中阻值差别大,对集成不利。特点:特点:11.2 D/A转换器转换器自学内容:自学内容:双级权电阻网络双级权电阻网络D/A转换器转换器Digital Electronics Technology11/14/2022Di=1,Si将电阻接到运放反向输入端将电阻接到运放反向输入端Di=0,Si将电阻接到运放同向输入端将电阻接到运放同向输入端都是虚地,各支路都是虚地,各支路电流不会变化电流不会变化11.2 D/A转换器转换器2.倒倒T形电阻网络形电阻网络D/A转换器转换器 流流入入2R支支路路的的电电流流是是依依2的倍速递减。的倍速递减。Digital Electronics Te
6、chnology11/14/2022流入运算放大器的电流为:流入运算放大器的电流为:11.2 D/A转换器转换器运算放大器的输出电压为:运算放大器的输出电压为:Digital Electronics Technology11/14/2022 若若RF=R,并将,并将I=UR/R代入上式,代入上式,则有则有 可见,输出模拟电压正比于数字量的输入。可见,输出模拟电压正比于数字量的输入。11.2 D/A转换器转换器3.八位集成八位集成DAC0832(1)引脚排列图)引脚排列图 Digital Electronics Technology11/14/202211.2 D/A转换器转换器(2)内部结构图
7、)内部结构图 Digital Electronics Technology11/14/202211.2 D/A转换器转换器(3)DAC0832的三种工作方式(的三种工作方式(1)Digital Electronics Technology11/14/202211.2 D/A转换器转换器(3)DAC0832的三种工作方式(的三种工作方式(2)Digital Electronics Technology11/14/202211.2 D/A转换器转换器(3)DAC0832的三种工作方式(的三种工作方式(3)Digital Electronics Technology11/14/2022 由于模拟量时
8、间和(或)数值上是连续的,而数字量在由于模拟量时间和(或)数值上是连续的,而数字量在时间和数值上都是离散的,所以转换时要在时间上对模拟时间和数值上都是离散的,所以转换时要在时间上对模拟信号离散化(采样),还要在数值上离散化(量化),一信号离散化(采样),还要在数值上离散化(量化),一般步骤为:般步骤为:采样采样保持保持量化量化编码编码11.3 A/D转换器转换器1.A/D转换器的基本原理转换器的基本原理 Digital Electronics Technology11/14/2022(1)采样定理采样定理 模拟信号采样信号 取取样样频频率率fS必必须须大大于于等等于于输输入入模模拟拟信信号号包
9、包含含的的最最高高频频率率fmax的两倍,即:的两倍,即:11.3 A/D转换器转换器Digital Electronics Technology11/14/2022(2)量化和编码量化和编码量化:量化:将采样电压转化为数字量最小数量单位的整数倍的过程。将采样电压转化为数字量最小数量单位的整数倍的过程。用用 表示表示编码:编码:将量化结果用代码表示出来。将量化结果用代码表示出来。量化误差:量化误差:由于模拟量不一定能被由于模拟量不一定能被 整除。整除。11.3 A/D转换器转换器Digital Electronics Technology11/14/2022例如:例如:要将要将0 1V的模拟电
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