第8章 模拟量与数字量的转换优秀课件.ppt

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1、第8章 模拟量与数字量的转换第1页，本讲稿共26页在实际应用中常常需要对模拟量和数字量进在实际应用中常常需要对模拟量和数字量进行相互转换。行相互转换。例如，用传感器测得的温度、压力等的电压或电例如，用传感器测得的温度、压力等的电压或电流信号一般都是模拟量，如果要将这些信号送到流信号一般都是模拟量，如果要将这些信号送到数字计算机中去进行运算和处理，就要将测得的数字计算机中去进行运算和处理，就要将测得的模拟量转换成数字量；而计算机处理的结果仍为模拟量转换成数字量；而计算机处理的结果仍为数字量，只有将它转换成模拟量才能去控制原来数字量，只有将它转换成模拟量才能去控制原来的被控对象。的被控对象。将数字

2、量转换成模拟量的装置称为数将数字量转换成模拟量的装置称为数/模转换模转换器，简称器，简称D/A转换器或转换器或DAC 将模拟量转换成数字量的装置称为模将模拟量转换成数字量的装置称为模/数转换数转换器，简称器，简称A/D转换器或转换器或ADC。第2页，本讲稿共26页传感器模拟控制ADCDAC数字计算机A/D和D/A转换的原理框图第3页，本讲稿共26页8.1 数/模转换器8.1.1 倒T形电阻网络D/A转换器D/A转换器是将数字量转换成模拟量的装置 D/A转换器由数码寄存器、模拟电子开关、解码网络、求和电路和基准电压几部分组成。第4页，本讲稿共26页（1）R和和2R两种阻值的电阻组成多级倒两种阻值

3、的电阻组成多级倒T形电阻网络形电阻网络（2）运算放大器接成反相比例运算电路，用以输出）运算放大器接成反相比例运算电路，用以输出合适的模拟电压合适的模拟电压uo。（3）UR是参考电压；是参考电压；（4）D0、D1、D2、D3是待转换的数字量是待转换的数字量（5）S0、S1、S2、S3是电子转换开是电子转换开关，由输入数字关，由输入数字量量D0、D1、D2、D3控制。控制。第5页，本讲稿共26页第6页，本讲稿共26页如果输入数字量为n位二进制数，则，则为倒倒T形电阻网络形电阻网络D/A转换器的转转换器的转换速度快，但转换误差较大换速度快，但转换误差较大 第7页，本讲稿共26页8.1.2 权电流型D

4、/A转换器 第8页，本讲稿共26页8.1.3 D/A转换器的主要技术指标1.分辩率分辩率 指转换器输出模拟电压可能被分离的数目指转换器输出模拟电压可能被分离的数目 2.比例系数误差比例系数误差 指实际转换特性曲线的斜率与理想特性曲线斜率指实际转换特性曲线的斜率与理想特性曲线斜率的偏差。的偏差。3.失调误差失调误差由运算放大器的零点漂移引起的，其大小与由运算放大器的零点漂移引起的，其大小与输入数字量无关输入数字量无关 4.非线性误差非线性误差 指指D/A转换器的实际传输特性曲线和平均传输转换器的实际传输特性曲线和平均传输特性曲线之间的最大偏差特性曲线之间的最大偏差 第9页，本讲稿共26页5.建立

5、时间 指指D/A转换器的输入从全转换器的输入从全“0”突变为全突变为全“1”（或从全（或从全“1”突变为全突变为全“0”）时，输出达到与最终稳定值相差）时，输出达到与最终稳定值相差 LSB范围内所需要的时间，也叫做满量程建立时间。范围内所需要的时间，也叫做满量程建立时间。6.传输延迟传输延迟从数字输入变化到模拟输出，电流达到其最终值的从数字输入变化到模拟输出，电流达到其最终值的90%所需的时间。所需的时间。7.静态功耗静态功耗 8.电源电压抑制比电源电压抑制比第10页，本讲稿共26页8.1.4 集成D/A转换器16151413121110912345678RFGNDAD7520第11页，本讲稿

6、共26页+uo16123413输入数字量+5V1415URIo1Io2AD7520AD7520单极性电压输出的应用实例 第12页，本讲稿共26页双极性电压输出的应用实例 第13页，本讲稿共26页16151413121110912345678DAC0808第14页，本讲稿共26页DAC0808512数字量输入+5V13315V16+141524RR=5k5kUR5kuo模拟量输出0.01FDAC0808的应用电路第15页，本讲稿共26页8.2 模/数转换器A/D转换器的功能转换器的功能是将输入的模拟信号转换成数字是将输入的模拟信号转换成数字信号输出。信号输出。由于输入的模拟信号在时间上是连续变化

7、的，而输由于输入的模拟信号在时间上是连续变化的，而输出的数字信号是不连续的，所以转换只能在某些瞬出的数字信号是不连续的，所以转换只能在某些瞬间对输入进行取样，然后将这些取样值转换成数字间对输入进行取样，然后将这些取样值转换成数字量输出。量输出。8.2.1 8.2.1 并联比较型并联比较型A/DA/D转换器转换器由电压比较器、寄存器和代码转换器由电压比较器、寄存器和代码转换器3部分组成部分组成 第16页，本讲稿共26页8个电阻将参考电压个电阻将参考电压UR分压分压 当输入电压，各D触发器均被置0，Q1为1，其余触发器被置0。第17页，本讲稿共26页第18页，本讲稿共26页8.2.2 8.2.2

8、逐次逼近型逐次逼近型A/DA/D转换器转换器天平称重的过程顺序砝码重量比较判别砝码是否保留18g8g 13g保留28g+4g12g 13g去除48g+4g+1g13g=13g保留第19页，本讲稿共26页逐次逼近型A/D转换器的原理框图第20页，本讲稿共26页第21页，本讲稿共26页顺序脉冲发生器的输出波形 第22页，本讲稿共26页8.2.3 A/D转换器的主要技术指标1.分辨率分辨率 分辨率是指分辨率是指A/D转换器能够分辨最小的量化信号的能力，转换器能够分辨最小的量化信号的能力，一般以输出二进制数或十进制数的位数表示。一般以输出二进制数或十进制数的位数表示。2.量化误差量化误差 A/D转换器的量化误差是由于转换器的有限分辨率转换器的量化误差是由于转换器的有限分辨率（量化单位有限）而造成的。（量化单位有限）而造成的。3.最大线性误差（即精度）最大线性误差（即精度）指其实际传输特性曲线与理想传输特性曲线之间的指其实际传输特性曲线与理想传输特性曲线之间的最大偏差最大偏差 4.转换速度转换速度完成一次转换所需的时间完成一次转换所需的时间 第23页，本讲稿共26页8.2.4 集成A/D转换器ADC0809ADC0809的结构框图 第24页，本讲稿共26页ADC0809的外引线排列图第25页，本讲稿共26页第八章结 束第26页，本讲稿共26页