第7章 DA转换器和AD转换器.ppt

第七章 D/A转换器和A/D转换器 一、模拟量、数字量以及二者的相互转换 二、D/A转换的基本原理 一、权电阻型D/A转换器 二、R-2R 网络型D/A转换器 * 第一节 D/A和A/D转换的基本原理 第二节 D/A转换器 第三节 A/D转换器 小结 教学基本要求 掌握： 1、D/A转换和A/D转换的基本原理 2、权电阻型D/A转换器的分析 熟悉： 1、R－2R型D/A转换器的分析 了解： 1、集成D/A转换器及其应用 2、各种类型A/D转换器 第一节 D/A和A/D转换的基本原理 连续变化的物理量称为模拟量，模拟量是可以连续取值的。有规律但不连续的变化量称为数字量，也叫离散量。数字量是不能连续取值的。 连续变化的模拟量 电压、电流或频率等电量 被控对象 传 感 器 A/D 转 换 数字信号 处理后的数字信息 数字系统 电的模拟量 D/A 转 换 执 行 机 构 数字控制 系统框图 第一节 D/A和A/D转换的基本原理 要将模拟量A转换为数字量D，需要一个模拟参考量R ，使得 A = DR 若 max{A}=R 则 0≤D≤1 即数字量D是一个不大于1的n进制数。自然，这里的D是二进制数： D = a12－1 + a22－2 + … + an2－n , ai∈(0, 1) 实际中通常用一个参考电压UREF作模拟参考量。 第一节 D/A和A/D转换的基本原理 注意，A虽是模拟量，但并不能取任意值，而只能根据输入量D得到某些特定值。 A D O LSB D/A转换特性 量化单位，就是输入数字D的一最低有效位 （Least Significant Bit，LSB）所对应 的模拟量。 三、 D/A转换器的主要技术参数 分辨力：D/A转换器分辨最小模拟量的能力。 分辨率：通常指D/A转换器的二进制位数。 满量程：D/A转换器可输出模拟量的最大值。即 上式中D的所有位均为1时，A取得最大值 第一节 D/A和A/D转换的基本原理 也就是最低有效位LSB所对应的模拟量 ，记作RLSB 。 显然位数越多，D/A转换器所能输出的最小模拟量值也越小，因而分辨力与分辨率是统一的。有时对二者不加区分。 非线性误差 ：在满量程范围内偏离理想转换特性的最大值称为非线性误差。 转换精度：通常以满量程相对误差来说明D/A转换器的转换精度。 建立时间：从输入数字信号稳定到输出模拟信号稳定所需要的时间。 (Δu)max为最大绝对误差。 温度系数：在规定范围内，温度变化1℃时，增益、线性度、零点及偏移等参数的变化量分别称为增益温度系数、线性度温度系数、零点温度系数、偏移温度系数。 建立时间决定了D/A转换器输出信号所能达到的最小重复周期。 四、 A/D转换的基本原理 A/D转换的过程，是一个将模拟信号变换为数字信号的编码过程。 若模拟参考量为R，则输出数字量D和输入模拟量A之间的关系为 D≈ A/R 第一节 D/A和A/D转换的基本原理 D A/D转换器 A R（UREF） A/D转换 A/D转换类似用天平测量质量 质量天平仪 mX 质量天平仪 mX 质量天平仪 mX mmin 数字D永远不能精确地表示被测物体质量mx，而只能以一个最小砝码mmin的精度去逼近。 mmin称为量化单位。无论mmin多小，总不能是无穷小，由mmin不能是无穷小而带来的误差称为量化误差。 量化误差是不能消除的。但A/D转换得出的数字量可以提供较模拟量更多的有效数字，使得数据处理的总体精度大大提高。 第一节 D/A和A/D转换的基本原理 D A O LSB 五、 A/D转换器的主要技术参数 分辨力：A/D转换器分辨最小模拟量的能力。 分辨率：A/D转换器的二进制位数。 量化误差：量化误差通常是指1个LSB的输出变化所对应模拟量的范围。 转换精度：A/D转换器的转换精度不仅仅取决于量化误差，而是由多种因素决定的。 A/D转换器的转换精度一般表示为γ±nLSB。 转换时间：完成一次转换所用的时间。 第一节 D/A和A/D转换的基本原理 五、 A/D转换器的主