电工电子技术基础及技能训练单元10.ppt

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1、电工电子技术基础电工电子技术基础及技能训练及技能训练主编主编 王欣王欣 王兆霞王兆霞全国高职高专院校规划教材精品与示范系列 数数/模与模模与模/数变换器是计算机与外部数变换器是计算机与外部设备的重要接口设备的重要接口,也是数字测量和数字控也是数字测量和数字控制系统的重要部件。制系统的重要部件。能将数字量转换为模拟量的装置称为能将数字量转换为模拟量的装置称为数数/模变换器模变换器(简称简称D/A变换器变换器);能将模拟能将模拟量转换为数字量的装置称为模量转换为数字量的装置称为模/数变换器数变换器(简称简称A/D变换器变换器)。单元单元10 10 模拟量与数字量的转换模拟量与数字量的转换 由于构成

2、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“权权重重”，因此为了将数字量转换成模拟量，就必须将，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每一位代码按其“权重权重”转换成相应的模拟量，然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，这就是构成量成正比的模拟量，这就是构成D/A变换器的基本变换器的基本思想。思想。D/A变换器的电路形式很多，这里只介绍两变换器的电路形式很多，这里只介绍两种。种。10.110.1数模转换器（数模转换器（DACDAC）概述及应用）概述及应用1.T形形电阻电阻网

3、络网络DAC(以以4位为例位为例)AB+-AuoS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0RFD3D2D1D00011 UR2RRRRI3I2I1I0ICDUD =URUC =UR/2UB =UR/4UA =UR/8即：即：因此，每个因此，每个 2R支路中的支路中的电流也逐位减电流也逐位减半。半。AB+-AuoS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0RFD3D2D1D00011 UR2RRRRI3I2I1I0ICDI=I3 +I2 +I1 +I0UR2R=D3UR16RD0UR8RD1UR4RD2+=UR16R(8D3 +4D2 +2D1 +1D0)=URRF16R(8D3 +4

4、D2 +2D1 +1D0)uo-AB+-AuoS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0RFD3D2D1D00011 UR2RRRRI3I2I1I0ICD2.倒倒T形形电阻电阻网络网络DAC电阻网络的输出电流为电阻网络的输出电流为运算放大器输出的模拟电压运算放大器输出的模拟电压U0为为如果如果输输入的是入的是n位二位二进进制数，制数，则则D/A转换器转换器的主要的主要参数参数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.分辨率分辨率 2.线性度线性度用非线性误差的大小表示线性度。偏离理想的输入输出特用非线性误差的大小表示线性度。偏离理想的输入输出特性的偏差与满刻

5、度输出之比的百分数定义性的偏差与满刻度输出之比的百分数定义 为非线性误差。为非线性误差。3.输出输出电压电压(电流电流)的建立时间的建立时间2.电源抑制比电源抑制比输出电压的变化与相对就把电源电压变化之比，称为电输出电压的变化与相对就把电源电压变化之比，称为电源的抑制比源的抑制比 从输入数字信号起从输入数字信号起,到输出电压或电流到达稳定值所需时间到输出电压或电流到达稳定值所需时间 A/D转换的一般步骤转换的一般步骤 由于由于输入的模拟信号在时间上是连续量，所以一般的输入的模拟信号在时间上是连续量，所以一般的A/D转转换过程为：换过程为：取样、保持、量化和编码。取样、保持、量化和编码。10.2

6、10.2模数转换器（模数转换器（ADCADC）概述及应用）概述及应用1.逐次逼近型逐次逼近型 工作原理可用天平秤重作比喻。若有四个砝码共重工作原理可用天平秤重作比喻。若有四个砝码共重15克，克，每个重量分别为每个重量分别为8、4、2、1克。设待秤重量克。设待秤重量Wx=13克，可以克，可以用下表步骤来秤量：用下表步骤来秤量：砝码重砝码重第一次第一次第二次第二次第三次第三次第四次第四次加加4克克加加2克克加加1克克8 克克砝码总重砝码总重 待测重量待测重量Wx，故保留，故保留砝码总重仍砝码总重仍 待测重量待测重量Wx，故撤除，故撤除砝码总重砝码总重 待测重量待测重量Wx，故保留，故保留暂时结果暂

7、时结果8 克克12 克克12 克克13 克克 结结 论论转换框图转换框图101111110100001111001010011111101101010100本单元小结（1）数）数/模转换器的功能是将输入的二进制数字信号转换成模转换器的功能是将输入的二进制数字信号转换成相对应的模拟信号输出。数模转换器按电阻网络的不同相对应的模拟信号输出。数模转换器按电阻网络的不同可分为可分为T型电阻网络型电阻网络DAC和倒和倒T型电阻网络型电阻网络DAC。其原。其原理都是利用线性网络来分配数字量各位的权，使输出短理都是利用线性网络来分配数字量各位的权，使输出短路电流与数字量成正比，然后利用运算放大器将电流转路电流与数字量成正比，然后利用运算放大器将电流转换成电压，从而把数字量转换为模拟电压。换成电压，从而把数字量转换为模拟电压。（2）模）模/数转换器的功能是将输入的模拟信号转换成数字输数转换器的功能是将输入的模拟信号转换成数字输出。其基本原理是将输入的模拟量采样后，与量化基准出。其基本原理是将输入的模拟量采样后，与量化基准电压进行比较，即量化后成为一组数字量，最后进行编电压进行比较，即量化后成为一组数字量，最后进行编码，得到与输入模拟电压成正比的输出数字量。码，得到与输入模拟电压成正比的输出数字量。