电工学课件[王怀平]第24章模拟量和数字量的转换.pptVIP

第24章 模拟量和数字量的转换 24.1 数—模转换器 24.2 模―数转换器 第24章 模拟量和数字量的转换 本章要求 1. 了解数-模、模-数转换的基本概念和转换原理。 2. 了解数-模、模-数转换常用芯片的使用方法。 模数与数模转换器是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。 将模拟量转换为数字量的装置称为模数转换器(简称A/D转换器或ADC)； 传感器 模拟控制 模拟信号 数字计算机 数字控制 数字信号 ADC DAC 将数字量转换为模拟量的装置称为数模转换器(简称D/A转换器或DAC) 2. 转换原理 分析输入数字量和输出模拟电压Uo之间的关系 T型网络开路时的输出电压UA即是反相比例运算电路的输入电压。 反相比例 运算电路 T型电 子网络 2. 转换原理 用戴维宁定理和叠加定理计算UA 最低位 (LSB) 最高位 (MSB) 1 0 0 0 对应二进制数为0001 2. 转换原理 对应二进制数为0001时， 等效电路如右下图 2. 转换原理 对应二进制数为0001时， 等效电路如下 同理：对应二进制数 为0010时，有 同理：对应二进制数 为1000时，有 同理：对应二进制数 为0100时，有 A 2. 转换原理 T型网络开路时的输出电压UA，即等效电源电压UE 。 等效电阻为 R 等效电路如右图 2. 转换原理 若输入的是 n位二进制数，则 2. 转换原理 若取 RF = 3R，则 若输入的是 n位二进制数，则 倒T型电阻网络D A转换器 分析输入数字量和输出模拟电压uo之间的关系 转换原理 . Uc = UR / 2 UB = UR /4 UA = UR /8 由于解码网络的电路结构和参数匹配，则图中各点(D、C、B、A) 电位逐位减半。 因此，每个2R支路中的电流也逐位减半。 24.1.2 D/A转换器的主要技术指标 指最小输出电压和最大输出电压之比。 1.分辨率 2.线性度 通常用非线性误差的大小表示D/A转换器的线性度。把偏离理想的输入－输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分数定义为非线性误差。 3.输出电压( 电流 )的建立时间 例:十位D/A转换器 的分辨率为 从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值所需时间 有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。 通常D/A转换器的建立时间不大于1S DAC0832是八位的D/A转换器,即在对其输入八位数字量后，通过外接的运算放大器，可以获得相应的模拟电压值。 24.1.3 DAC0832 D/A转换器。 1) 内部简化电路框图 DAC 0832 简化电路框图 八位 寄存器 输入 八位 寄存器 DAC 八位 转换器 UREF RF Iout1 Iout2 AGND UCC DGND ILE CS WR1 WR2 XFER D/A 1 1 ≥ ≥ 2) 芯片管脚 DAC 0832 管脚分布图 片选信号， 低电平有效 写入控制， 低电平有效 模拟地端 D0 ~ D7 数字量输入 参考电压 输入端 DAC 0832 管脚分布图 数字地端 DAC 0832 管脚分布图 输入锁存允许信 号，高电平有效 芯片工作电压 输入端 电流输出端 单极性输出时。 Iout2接模拟地 24.2 模–数转换器 模–数(A/D)转换器的任务是将模拟量转换成数字量,它是模拟信号和数字仪器的接口。根据其性能不同，类型也比较多。 下面介绍逐次逼近式A/D转换电路的原理和一种常用的集成电路组件。最后举例说明其应用。 24.2.1 逐次逼近式A/D转换器 其工作原理可用天平秤重过程作比喻来说明。若有四个砝码共重15克，每个重量分别为8、4、2、1克。设待秤重量Wx = 13克，可以用下表步骤来秤量： 2 8 g + 4 g 3 8 g + 4 g + 2 g 4 8 g + 4 g + 1 g 1 8 g 8g 13g ， 12g 13g ， 14g 13g， 13g ＝13g， 8 g 12 g 12 g 13g 保留 保留 撤去 保留 1. 转换原理 放哪一 个砝码 砝码是 否保存 2. 转换过程 2 3 4 1 1 0 0 0 UA UI 6V UA UI 5. 5V 留 去 留 留 4V UA UI 5V UA  UI 1 1 0 0 1 0 1