电工与电子技术第十一章信号产生与转换电路详解.ppt

* 第十一章 信号产生与转换电路 信号产生电路也称波形发生电路，是无线通信、自动测量以及自动控制系统中不可缺少的一种电路 模拟信号 产生电路 正弦波振荡电路 非正弦波发生电路 RC振荡电路 LC振荡电路 石英晶体振荡电路 矩形波发生电路 三角波发生电路 锯齿波发生电路 压控振荡电路 信号产生包括模拟信号产生电路和脉冲信号产生电路 模拟信号波形发生电路分为正弦波振荡电路和非正弦波发生电路两大类。脉冲信号波形发生电路分为单脉冲和周期脉冲产生电路 1．D/A、A/D转换器的概念 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。 2．D/A、A/D转换器的实际举例 锅炉加热信号采集和控制系统 11.3 数字信号与模拟信号的相互转换 R－2R倒T形电阻网络D/A转换器如图所示。 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。 11.3.1 数模转换器 1．数模转换器的组成和工作原理 该公式可推广到n位！ 基准电源UREF提供的总电流IREF =？ 设RF=R 例 4位R－2R倒T形电阻网络DAC如上图所示，设基准电压UREF=5V，RF= R，试求输入二进制数D3D2D1D0=0110时输出电压值。 解：将D3D2D1D0=0110代入公式 练习 已知八位Ｄ／Ａ转换电路中，当输入数字量，输出电压为6.4V，则当输入，其输出电压为（　　　　　）。 4V 如VREF=5V，N=255，则VO=4.980V N=128，则VO=2.500V N=64，则VO=1.250V N=10，则VO=0.195V N=1， 则VO=0.0195V 八位R－2R倒T形电阻网络DAC 2.D/A转换器的主要技术参数 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。 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 1 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 uo(V) D3D2D1D0 uo(V) D3D2D1D0 也可以用转换器的最小输出电压ULSB（输入数字量只有最低位为1时对应的输出电压）与最大输出电压UMSB（输入数字全为1时对应的输出电压）的比值表示 3．转换时间（输出建立时间） 从输入数字信号起，到输出电压或电流达到稳定值时所需要的时间，称为转换时间（或输出建立时间）。 2．转换精度 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。 一般情况下，精度不大于最小数字量的±1/2，即ULSB/2 单片集成D/A转换器建立时间可达0.1us。 线性DAC0832 采用CMOS工艺制成的单片电流输出型8位数/模转换器 图12.1.3 DAC0832的内部组成框图 DAC0832典型应用电路图： 电流转换为电压 如UREF=5V，D A/D转换是将模拟信号转换为数字信号 (1)采样－保持 采样是将时间上连续变化的信号转换为时间上离散的信号。 采样频率fS必须大于等于输入模拟信号包含的最高频率fmax的两倍。 采样后的值必须保持不变，直到下一次采样为止。因为A/D转换必须花时间处理采样值。 11.3.2 模数转换器 采样 和 保持 操作 1. 转换过程: 通过采样、保持、量化和编码四个步骤完成。 (2) 量化－编码 一般把上述采样保持后的值以某个“最小数量单位”的整数倍来表示，这一过程称为量化。规定的最小数量单位称为量化单位或量化间隔，用“δ” 表示。 量化的方法一般有两种：四舍五入法和舍去小数法。 （1）四舍五入法：把＜δ/2的电压作为“0δ”处理，把≥δ/2而＜3/2δ的电压作为“1δ”处理； （2）舍去小数法：把＜δ的电压作为“0δ”处理，把≥δ而＜2δ的电压作为“1δ”处理。 显然，采用不同量化方式，其量化后的结果存在差异；而且上述量化结果与采样值之间存