第8章数模和模数转换器概述.ppt

耕种自己田地的，必得饱食； 追随虚浮的，足受穷乏。 箴言28:19 误差分析 1、因参考电压的偏离引起的误差 2、实际运放的偏离引起的误差 3、模拟开关的导通压降引起的误差 4、电阻阻值的偏差引起的误差 一种简化的CMOS开关型D/A转换器 CMOS开关电路的组成及工作原理 D/A转换器的主要参数含义 1、分辨率：所能产生的最小电压变化量与满刻度输出电压之比。位数越高，分辨能力就越强，分辨率的值越低（小）。 2、转换精度（绝对精度）：实际输出的模拟电压与理论输出模拟电压间的最大误差。与元件参数的精度、工作温度、运放的温度漂移及转换位数有关。通常要求小于最小电压变化量的一半。 3、转换时间：衡量转换速度。 4*、线性度：又称为非线性误差，是偏离理想的输入-输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分率。 由5G7520构成数控电流源 8.3 A/D转换器 用于将模拟信号转换成相应的数字量，是模拟系统到数字系统的接口电路。 转换需要时间，故要求转换期间输入的模拟量保持不变；须进行模拟信号的离散处理，即采样和保持。 把保持的模拟量转换成数字量的过程称为量化过程；把量化的结果进行编码得到输出的数字信号。 分两步完成。 8.3.1 采样-保持 采样-保持器 国产单片集成采样保持器5G582的结构示意图和引脚图 5G582 应用举例 8.3.2 并联（行）比较型A/D 8.3.3 逐次渐近型A/D转换器 3位逐次渐近型A/D 逐次渐近型A/D的特点 n位逐次渐近型A/D完成一次转换需进行n次比较，经n+2个时钟脉冲，即转换一次所需时间固定，为(n+2)Tcp，属于中速A/D。 由于转换所需时间不随输入的改变，可采用定时查询的方式读取转换结果。 电路简单，成本较低。 属于逐次渐近型转换方式的集成A/D有：ADC0801、ADC0809、AD571、AD5770等。 ADC0809也是8位CMOS逐次渐近型A/D，主要用于微机数据采集系统。 ADC0809的典型接线 8.3.4 双积分型A/D 8.3.5 A/D转换器的主要参数 分辨率：输出数字最低位发生变化时对应输入模拟信号的变化量。 相对精度：实际输出数字量与理论输出数字量之间的最大差值。常用最低有效位的倍数表示，如(1/2)LSB。 转换速度 * 8.1 概述 能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简称A/D转换器或ADC；能将数字量转换为模拟量的电路称为数模转换器，简称D/A转换器或DAC。ADC和DAC是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口。 8.2.1 D/A转换器的基本原理 将输入的每一位二进制代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，所得的总模拟量就与数字量成正比，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。 基本原理 转换特性 D/A转换器的转换特性，是指其输出模拟量和输入数字量之间的转换关系。图示是输入为3位二进制数时的D/A转换器的转换特性。理想的D/A转换器的转换特性，应是输出模拟量与输入数字量成正比。如果输入为n位二进制数dn-1dn-2…d1d0，则输出模拟电压为： 8.2.2 D/A转换器的构成 不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还是接到地，也就是不论输入数字信号是1还是0，各支路的电流不变的。 设RF=R/2 ①分别从虚线A、B、C、D处向右看的二端网络等效电阻都是R。 ②不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还是接到地，也就是不论输入数字信号是1还是0，各支路的电流不变。 （1）分辨率 　分辨率用输入二进制数的有效位数表示。在分辨率为n位的D/A转换器中，输出电压能区分2n个不同的输入二进制代码状态，能给出2n个不同等级的输出模拟电压。 　分辨率也可以用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压的比值来表示。10位D/A转换器的分辨率为： （2）转换精度 　D/A转换器的转换精度是指输出模拟电压的实际值与理想值之差，即最大静态转换误差。 （3）输出建立时间 　从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值时所需要的时间，称为输出建立时间。 集成D/A转换器5G7520及其应用电路举例 1、输入全为0时，调运放调零电位器使输出为0；2、输入全为1时，调R1使输出为预定满量程输出；3、R2用以调节输出电压值（满量程下降）。 采样频率越高，输出脉冲的包络线就越接近输入的模拟信号。 采样定理：采样频率高于输入信号最高频率的2倍以上。 VL高电平时T导通，保持电容CH两端的电位差即为输出电压，处于采样期；VL为低电平时T截止，CH无放电回路，输出保持在采样结束前的输入值。 逻辑控制输入为