第十一章 数模和模数转换课件.ppt

分类 例：输入为三 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 11.2.7 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0 ~ 2n-1个不同的等级电压， 区分出输入的00~0到11~1， 2n个不同状态。 3. 误差分析 量化：将取样电压表示为最小数量单位（Δ）的 整数倍。 量化单位△：所取的最小数量单位 （数字信号最 低有效位为1所代表的数量大小）。 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。 11.3.2 采样保持电路（S/H电路 Sample-Hold） 11.3.3 直接ADC 并联比较型 2、特点 *快，CP触发信号到达到输出稳定建立只需几十ns *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 二、反馈比较型ADC 计数型 基本原理：取一个“D”加到DAC上，得到模拟输出电压，将该值与输入电压比较，如两者不等，则调整D的大小，到相等为止，则D为所求值 2、逐次渐近型 11.3.4 间接ADC 一、双积分型（V-T变换型） 先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 二、V-F变换型 11.3.5 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：1uS 逐次逼近型：几~100uS/次 双积分型：几十mS/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。 和输入数字量的大小没有关系，输出 电压的转换特性曲线将发生平移。 建立时间tset： 从输入的数字量发生突变开始，直到输出电压进入与稳态值相差 范围以内的这段时间 二、D/A转换器的转换速度 本节小结： 　　D/A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。D/A转换器根据工作原理基本上可分为二进制权电阻网络D/A转换器和T型电阻网络D/A转换器两大类。由于T型电阻网络D/A转换器只要求两种阻值的电阻，因此最适合于集成工艺，集成D/A转换器普遍采用这种电路结构。 　　如果输入的是n位二进制数，则D/A转换器的输出电压为： 11.3 A/D转换器 11.3.1 A/D转换器的基本原理 11.3.2 取样-保持电路 11.3.3 直接A/D转换器 11.3.5 A/D转换器的转换精度与转换速度 11.3.4 间接A/D转换器 11.3.1 A/D转换器的基本原理 模拟电子开关S在采样脉冲CPS的控制下重复接通、断开的过程。S接通时，ui(t)对C充电，为采样过程；S断开时，C上的电压保持不变，为保持过程。在保持过程中，采样的模拟电压经数字化编码电路转换成一组n位的二进制数输出。 一、取样定理 为了保证取样信号将 原来的被取样信号恢复 必须满足 二、量化和编码 划分量化电平的方法 Δ=1/8V，最大量化误差可达Δ Δ=2/15V，最大量化误差可达1/2Δ 当取样控制信号vL为高电平时T导通，输入信号vI经RI 和T向CH充电，电路处于采样阶段。若RI = RF，忽略放大器的输入电流，因此充电结束后有vO = vC =- vI 。 vL返回低电平后， T截止， CH上的电压在一段时间内基本保持不变，电路处于保持阶段。保持时间取决于电容的漏电情况和运算放大器的输入阻抗的大小。 充电限制了采样速度 改进电路：为提高取样速度，在输入端加一级隔离放大器 模拟开关 模拟开关的控制电路 典型接法 电压跟随器 保护电路 量化 输入→量化 →编码 111 110 101 100 011 010 001 000 逻辑函数式 ！简单 ！慢 ！电路不太复杂 ！较快 1 0 0 0 0 3位：5个CP N位: ( n+2)个CP * * 学习要点： 数模和模数转换的基本原理 常见的典型电路 第11章 数模和模数转换 第11章 数模和模数转换 11.1 概述 11.2 D/A转换器 11.3 A/D转换器 退出 11.1 概 述 转换精度和转换速度是衡量A/D转换器和D/A转换器性能优劣的主要标志。 数/模与模/数变换器是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，计算机与外部设备的重要接口,也是数字测量和数字控制系统的重要部件。