第13章_数模和模数转换课件.ppt

第十三章 数-模（D/A）和模-数（A/D）转换 13.1 概述 3. 分类 D/A( Digital to Analog) A/D( Analog to Digital) DAC ADC( Converter) 13.2 D/A转换器 图13.2.1为n 位D/A转换器的原理框图 13.2.1 权电阻网络D/A转换器一、电路结构和工作原理 优缺点： 1. 优点：简单 2. 缺点：电阻值相差大，难于保证精度，且大电阻不宜于集成在IC内部。 13.2.2 倒T形（R-2R）电阻网络DAC 总的电流为 CB7520(AD7520)的应用：CB7520(AD7520)可用作单极性电压输出，其连接电路如图所示。 13.2.3 权电流型D/A转换器 图13.2.8是常采用的恒流源电路。其电流为Ii≈ 图13.2.9为权电流型D/A转换器的原理电路 (2) 恒流源IBO用来给各管提供必须的偏置电流 则输出电压为 权电流型单片集成D/A转换器有DAC0806、DAC0807、DAC0808等,它们都采用双极型三极管，工作速度较高。 13.2.6 具有双极性输出的DAC 当输入数字量有±极性时， 希望输出的模拟电压也对应为±。 一、原理 例：输入为3位 二进制补码。 最高位为符号位， 正数为0，负数为1 二、电路实现 13.2.7 DAC的转换精度与速度 一、转换精度 1. 分辨率（理论精度） 用输入数字量的二进制数码位数给出。 n位DAC,应能输出2n个不同的等级电压，区分出输入的00···0~13···1， 2n个不同状态。 最小电压与最大输出电压之比 1/( 2n-1)≈ 1/ 2n 2. 转换误差（实际精度） 用最低有效位的倍数表示1/2LSB 有时用绝对误差与输出电压满刻度FSR的百分数来表示。 二、误差分析 例 13.2.2 某一测量仪器中有一个D/A转换器，若要求该D/A转换器的精度小于0.05%，试问应选多少位的D/A转换器？ 由于10位D/A转换器的分辨率也可表示为 二、量化和编码 量化：将采样电压表示为最小数量单位（Δ→LSB）的整数倍 编码：将量化的结果用代码表示出来（二进制，二-十进制） 量化误差：当采样电压不能被Δ整除时，将引入量化误差。 13.3.2 采样保持电路 13.3.3 并联比较型A/D转换器—直接型 并联比较型 2、特点 *快，CLK触发信号到达到输出稳定建立只需几十纳秒； *精度受参考电压、分压网络等因素影响； *有存储器，不需要S/H电路； *电路规模：n位需要2n-1比较器，触发器。 13.3.4 反馈比较型A/D转换器—直接型 计数型 基本原理： vL开启G，从D=0开始，对脉冲源计数并加到DAC上，转换为模拟量vo，并与vI比较，不断增大D，直到vI= vo，关闭G。则寄存器的值为所求值。 2、逐次渐近型 13.3.5 双积分型A/D转换器—间接型 双积分型（V-T 变换型） 先将V 转换成与之成正比的时间宽度信号，然后在这个时间内用固定频率脉冲计数。 电路实现 例13.3.1 在双积分A/D电路中,设基准电压VREF＝－10V，计数器的位数为n＝10，计数脉冲的频率为10kHz。则完成一次转换最长需要多长时间？若输入的模拟电压vI＝5V，试求转换时间和输出的数字量各为多少？ （2）若输入的模拟电压vI＝5V，所用的转换时间 *双积分型A/D转换器的优点： *双积分型A/D转换器的转换精度要受计数器的位数、比较器的灵敏度、运算放大器和比较器的零点漂移、积分器的漏电、时钟频率的瞬时波动等多种因素的影响。 13.3.6 V-F变换型A/D转换器—间接型 13.3.7 ADC的转换速度与转换精度 一、速度取决于电路结构类型 并联比较型： 1微秒 逐次渐近型：10~100微秒/次 双积分型：几十毫秒/次 二、转换精度 1. 分辨率：以输出二进制或十进制的位数表示，说明A/D转换器对输入信号的分辨能力。 2. 转换误差：通常以输出误差最大值的形式给出，表示实际输出的数字量和理论上应有的输出数字量之间的差别。 解：其温度的分辨率为 解：(1)若要能分辨出的输入电压的变化为≤2mV，即为 (2)已知T1＝31mS，CP为32kHz,则在T1内所计的CP脉冲数为 解： (1) 由于 故5V输入电压对应二进制为 MAX1246/MAX1247+2.7V, Low-Power, 4-Channel,Serial 12-Bit ADCs in QSOP-16 例13.3.4 16位双积分型A