第十一章_数模和模数转换20120521.ppt

第十一章 数-模 和 模-数 转换 目录 11.1 概述 11.2 D/A 转换器 11.3 A/D 转换器 11.1 概述 一、用途及要求 二、分类 11.2 D/A转换器 11.2 D/A 转换器 11.2.1 权电阻网络DAC 11.2.2 倒T形电阻网络DAC 11.2.3 权电流型DAC *11.2.4 开关树形DAC *11.2.5 权电容网络DAC 11.2.6 具有双极性输出的DAC 11.2.7 DAC的转换精度和转换速度 11.2.1 权电阻网络D/A转换器 二、电路结构和工作原理 11.2.2 倒T形电阻网络DAC 11.2.3 权电流型DA转换器 11.2.6 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 11.2.7 DAC的转换精度和转换速度 一、转换精度 1. 分辨率：以输出二进制的位数或ULSB/UMSB形式表示，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。 二、转换速度 —建立时间tset 一、转换精度 1、分辨率 （1）输入二进制数码的位数 （2）DAC输出所能分辨出来的最小电压值与最大电压值的比值 转换误差是一个综合性指标， 原因很多： VREF的波动 运放的零点漂移 模拟开关的导通内阻和导通压降 电阻网络中电阻阻值的偏差 等等 二、转换速度 11.3 A/D 转换器 11.3.1 A/D 转换的基本原理 11.3.2 取样—保持电路 11.3.3 并联比较型A/D 转换器 11.3.4 反馈型比较型A/D 转换器 11.3.5 双积分型A/D 转换器 11.3.6 V－F变换型A/D 转换器 11.3.7 A/D转换器的转换精度与转换速度 量化：将采样电压表示为最小数量单位（Δ）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 11.3.3 并联比较型A/D转换器 代码转换器 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 11.3.4 反馈比较型A/D转换器 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 11.3.4 反馈比较型A/D转换器 计数型 2、逐次渐近型 11.3.5 双积分型A/D转换器 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 11.3.6 V-F变换型A/D转换器 11.3.7 ADC的转换精度与转换速度 一、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。 一、转换精度 1、分辨率 （1）输入二进制数码的位数 （2）DAC输出所能分辨出来的最小电压值与最大电压值的比值 作业：P548－549 权电阻网络D/A转换器：11.1 倒T型电阻网络D/A转换器：11.2 CB7520:11.4,11.7（选作） 为获得高精度的D/A转换器，单纯依靠选用高分辨率的D/A转换器器件是不够的，还必须有高稳定的参考电压源VREF和低漂移的运算放大器与之配合使用，才可能获得较高的转换精度。 [例] 在倒T形电阻网络D/A转换器中，外接参考电压VREF=-10V。为了保证VREF偏离标准值所引起的输出误差小于（1/2）LSB，试计算VREF的相对稳定度应取多少？ 故与 相对应的输出电压绝对值为： 解：首先计算对应于 的输出电压值： 当输入代码只有LSB=1而其余各位均为0时的输出电压为 要求：转换误差LSB/2 根据题目要求有 解得VREF的相对稳定度为： 允许参考电压的变化量仅为： 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。 通常用建立时间tset来定量描述D/A转换器的转换速度。 直接型 间接型 D 111101… A/D A(电压 或 电流) ？ 11.3.1 A/D转换的基本原理 A/D转换器用来把连续变化的模拟信号转换为一定格式的