第23章 模拟量和数字量的转换精选PPT.ppt
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1、第23章 模拟量和数字量的转换第1页,此课件共35页哦第第23章章 模拟量和数字量的转换模拟量和数字量的转换本章要求本章要求1.1.了解数了解数了解数了解数-模、模模、模模、模模、模-数转换的基本概念和转换原理。数转换的基本概念和转换原理。数转换的基本概念和转换原理。数转换的基本概念和转换原理。2.2.了解数了解数了解数了解数-模、模模、模模、模模、模-数转换常用芯片的使用方法。数转换常用芯片的使用方法。数转换常用芯片的使用方法。数转换常用芯片的使用方法。第2页,此课件共35页哦第3页,此课件共35页哦23.1 数数模转换器模转换器数数数数 模模转换(转换(转换(转换(D/AD/A转换器转换器
2、转换器转换器)的基本思想:)的基本思想:由于构成数字代码的每一位都有一定的由于构成数字代码的每一位都有一定的由于构成数字代码的每一位都有一定的由于构成数字代码的每一位都有一定的“权权权权”,因此为了将数字量转换成模拟量,就必须将每一位代码按因此为了将数字量转换成模拟量,就必须将每一位代码按因此为了将数字量转换成模拟量,就必须将每一位代码按因此为了将数字量转换成模拟量,就必须将每一位代码按其其其其“权权”转换成相应的模拟量,然后再将代表各位的转换成相应的模拟量,然后再将代表各位的转换成相应的模拟量,然后再将代表各位的转换成相应的模拟量,然后再将代表各位的模拟量相加即可得到与该数字量成正比的模拟量
3、,这模拟量相加即可得到与该数字量成正比的模拟量,这模拟量相加即可得到与该数字量成正比的模拟量,这模拟量相加即可得到与该数字量成正比的模拟量,这就是构成就是构成就是构成就是构成D/AD/A转换器的基本思想。转换器的基本思想。转换器的基本思想。转换器的基本思想。第4页,此课件共35页哦1.电路电路23.1.1 T型电阻网络数型电阻网络数-模模转换器转换器 由数个相同的电路环节构成,每个电路环节有由数个相同的电路环节构成,每个电路环节有两个电阻和一个模拟开关。两个电阻和一个模拟开关。参考电路参考电路参考电路参考电路存放四位存放四位存放四位存放四位二进制数二进制数二进制数二进制数最低位最低位最低位最低
4、位(LSB)(LSB)最高位最高位最高位最高位(MSB)(MSB)模拟模拟模拟模拟开关开关开关开关Uo o+2 2R RA+URS S2 2S S0 0S S1 1S S3 32 2R R2 2R R2 2R R2 2R Rd d0 0d d1 1d d2 2d d3 30 0R RR RR R1 11 10 0+-AR RF F2 2R R0 00 01 11 1 数码寄存器数码寄存器数码寄存器数码寄存器Q Q0 0Q Q1 1Q Q2 2Q Q3 3第5页,此课件共35页哦1.1.电路电路电路电路23.1.1 T型电阻网络数型电阻网络数-模模转换器转换器参考电压参考电压参考电压参考电压存放
5、四位存放四位存放四位存放四位二进制数二进制数二进制数二进制数最低位最低位最低位最低位(LSB)(LSB)最高位最高位最高位最高位(MSB)(MSB)各位的数码控制相应位的模拟开关,数码为各位的数码控制相应位的模拟开关,数码为各位的数码控制相应位的模拟开关,数码为各位的数码控制相应位的模拟开关,数码为“1”“1”时,时,时,时,开关接电源开关接电源开关接电源开关接电源U UR R;为;为;为;为0 0时接时接时接时接“地地地地”。模拟模拟模拟模拟开关开关开关开关Uo o+2 2R RA+URS S2 2S S0 0S S1 1S S3 32 2R R2 2R R2 2R R2 2R Rd d0
6、0d d1 1d d2 2d d3 30 0R RR RR R1 11 10 0+-AR RF F2 2R R0 00 01 11 1 数码寄存器数码寄存器数码寄存器数码寄存器Q Q0 0Q Q1 1Q Q2 2Q Q3 3第6页,此课件共35页哦2.转换原理转换原理转换原理转换原理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 o o之间的关系之间的关系之间的关系之间的关系 T T型网络开路时的输出电压型网络开路时的输出电压型网络开路时的输出电压型网络开路时的输出电压UA即是反相比例运算电路即是反相比例运算电路的输入电压。的输入电压。反相比例反相比例反相比例反相比例运算
7、电路运算电路运算电路运算电路T T型电型电型电型电子网络子网络子网络子网络2 2R RA+URS S2 2S S0 0S S1 1S S3 32 2R R2 2R R2 2R R2 2R Rd d0 0d d1 1d d2 2d d3 30 0R RR RR R1 11 10 0Uo o+-AR RF F2 2R R0 00 01 11 1+第7页,此课件共35页哦2.2.2.2.转换原理转换原理转换原理转换原理用戴维宁定理和叠加定理计算用戴维宁定理和叠加定理计算用戴维宁定理和叠加定理计算用戴维宁定理和叠加定理计算UA AA+URS S2 2S S0 0S S1 1S S3 32 2R R2
8、2R R2 2R R2 2R Rd d0 0d d1 1d d2 2d d3 30 0R RR RR R1 11 10 02 2R R0 00 01 11 1最低位最低位最低位最低位(LSB)(LSB)最高位最高位最高位最高位(MSB)(MSB)1 0 0 0对应二进制数为对应二进制数为对应二进制数为对应二进制数为0001000100010001第8页,此课件共35页哦2.转换原理转换原理转换原理转换原理对应二进制数为对应二进制数为对应二进制数为对应二进制数为0001000100010001时,时,时,时,A2 2R R2 2R R2 2R RR RR RR RR R等效电路如右下图等效电路如
9、右下图等效电路如右下图等效电路如右下图1 11 1 2 22 2 3 33 3 2 2R R2 2R R2 2R R2 2R RR RR RR R2 2R RURAR RA0 00 0 第9页,此课件共35页哦2.转换原理转换原理对应二进制数为对应二进制数为对应二进制数为对应二进制数为0001000100010001时,时,时,时,等效电路如下等效电路如下等效电路如下等效电路如下R RA同理:对应二进制数同理:对应二进制数同理:对应二进制数同理:对应二进制数为为00100010时,有时,有同理:对应二进制数同理:对应二进制数同理:对应二进制数同理:对应二进制数为为为为1000100010001
10、000时,有时,有时,有时,有同理:对应二进制数同理:对应二进制数为为为为0100010001000100时,有时,有时,有时,有A AR R第10页,此课件共35页哦2.2.2.2.转换原理转换原理转换原理转换原理 T型网络开路时的输出电压型网络开路时的输出电压U UA A,即等效电源电压,即等效电源电压,即等效电源电压,即等效电源电压UE E。等效电阻为等效电阻为 R 等效电路如右图等效电路如右图等效电路如右图等效电路如右图R RAUE第11页,此课件共35页哦2.转换原理转换原理 若输入的是若输入的是若输入的是若输入的是 n n位二进制数,则位二进制数,则位二进制数,则位二进制数,则2
11、2R RUo o+-AR RF F+R RUE+A第12页,此课件共35页哦2.转换原理转换原理 若取若取 RF F=3R=3R,则,则,则,则 若输入的是若输入的是若输入的是若输入的是 n n位二进制数,则位二进制数,则位二进制数,则位二进制数,则2 2R RUo o+-AR RF F+R RUE+A第13页,此课件共35页哦倒倒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 o o之间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+
12、URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0+-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR第14页,此课件共35页哦.Uc =UR/2UB =UR/4UA =UR/8UD =UR 即:即:由于解码网络的电路结构和参由于解码网络的电路结构和参由于解码网络的电路结构和参由于解码网络的电路结构和参数匹配,则图中各点数匹配,则图中各点数匹配,则图中各点数匹配,则图中各点(D D、C C、B B、A)A)电位逐位减半。电位逐位减半。电位逐位减半。电位逐位减半。uo2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0+-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I
13、01C110I2IR第15页,此课件共35页哦 因此,每个因此,每个因此,每个因此,每个2R R支路中支路中的电流也逐位减半。的电流也逐位减半。即:即:uo2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0+-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR第16页,此课件共35页哦uo2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0+-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR第17页,此课件共35页哦23.1.2 D/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 指最小输出电压和最大输出电压之比。指最小输出电压和最大输出电压
14、之比。指最小输出电压和最大输出电压之比。指最小输出电压和最大输出电压之比。1.1.分辨率分辨率 2.2.2.2.线性度线性度线性度线性度 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/A转换器的线性度。转换器的线性度。转换器的线性度。转换器的线性度。把偏离理想的输入输出特性的偏差与满刻度输出之把偏离理想的输入输出特性的偏差与满刻度输出之把偏离理想的输入输出特性的偏差与满刻度输出之把偏离理想的输入输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分数定义为非线性误差。比的百分数定义为非线性误差。比的百分数定义为非线性误差。比的百分数定义为非线性误差。
15、3.3.3.3.输出电压输出电压输出电压输出电压(电流电流电流电流)的建立时间的建立时间的建立时间的建立时间例例例例:十位十位十位十位D/AD/AD/AD/A转换器转换器转换器转换器 的分辨率为的分辨率为的分辨率为的分辨率为从输入数字信号起,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有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。
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