第八章数模与模数转换电路.ppt.ppt

第八章 数/模与模/数转换 8.1 概 述 8.2 D / A转换器 8.3 A / D 转换器 * 第一章 绪 论 第八章 数/模与模/数转换 8.1 概述 一、数/模和模/数器是模拟、数字系统间的桥梁 数字计算机 模拟系统 A/D D/A 二进制 二进制 线性 线性 存储 分析 控制 物理 生物 化学 二、 常见数模、模数转换器应用系统举例 压力传感器 温度传感器 流量传感器 四 路 模 拟 开 关 数 字 控 制 计 算 机 DAC … … 模拟控制器 模拟控制器 液位传感器 DAC … DAC … 模拟控制器 模拟控制器 生 产 控 制 对 象 DAC ADC 物理量 二进制 信号 模拟信号 三、A / D、D / A 转换器的精度和速度 精度保证转换的准确性 速度保证适时控制 8.2 D / A转换器（DAC） 8.2.1 D / A转换的基本原理 1. D / A转换思路 … d0 d1 dn-1 DAC uO或iO n 位 二进制 如 (1101)2 可利用运算放大器实现运算 2. 转换特性 D uO/V 7 6 5 4 3 2 1 001 010 011 100 101 110 111 一、输入、输出关系框图 8.2.2 到T型电阻网络D/A 转换器 R R R 2R 2R 2R 2R UREF S0 S1 S2 d0 d0 d1 d2 d1 d2 电子 开关 电阻网络 求和运放 当 d2d1d0 = 100, I I / 2 I / 4 I / 8 I/2 I = UREF / R uO 1、工作原理 当 d2d1d0 = 110, I R R R 2R 2R 2R 2R UREF uO I / 2 I / 4 I / 8 当 d2d1d0 = 111, I R R R 2R 2R 2R 2R UREF uO I / 2 I / 4 I / 8 表达的一般形式 2、输入为 n 位二进制数时的表达式 当 D = dn-1 dn-2 … d1 d0 Ku — 转换比例系数 8.2.3 DAC 的主要参数 一、转换精度 　　指 D/A 转换器模拟输出产生的最小电压变化量与满刻度输出电压之比，也可用输入的位数表示。 　　为实际输出模拟电压与理想输出模拟电压间的最大误差。 ULSB UFSR = 1 2n–1 分辨率= LSB —Least Significant Bit (二)转换误差 　　可用占输出电压满刻度值的百分数表示或可用最低有效位（LSB）的倍数表示。 　　如: ? （LSB）= 输入为 00…01 时输出模拟电压的一半。 (一)分辨率（Resolution） FSR — Full Scale Range 二、转换速度 (一)建立时间 ts ts 为在大信号工作下（输入由全 0 变为全 1，或由 全 1 变为全 0）, 输出 电压达到某一规定值所需时间 。 不包含 UREF 和运放的单片 DAC 最短 ts 0.1 ?s；包含 UREF 和运放的单片 DAC 最短 t s 1.5 ?s。 (二)转换速率 SR 用大信号工作状态下模拟电压的变化率表示 TTR = ts + tr （tf） 上升时间 下降时间 完成一次转 换所需时间 TTR（max） = ts+ UO（max） / SR 三、主要参数 D/A 转换器 5G7520 的主要参数 参数名称 单 位 参数值 分辨率 位 10 非线性度 转换时间 UREF 全量程的 % ≤ 0.05 % ns ≤ 500 V V 电源电压 –25 ? +25 5 ? 35 功 耗 mW 20 温度系数 FSR ? 10–6/oC 四、集成DAC芯片举例 1. 5G7520 的电路结构 UREF IO1 IO2 d4 5G7520 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 VDD d3 d2 d1 d0 d5 d6 d7 d8 d9 Rf GND uO R IO1 参考电压源，可正可负。 2. 应用电路 单极性输出 uO UREF IO1 IO2 5G7520 2 2 3 4 16 15 14 13 VDD d0 ? d9 Rf ? 1 –VEE R RW1 RW2 RW3 　　输入从 0000000000 ? 1111111111 变化时， uO 从 0 ? （1023 / 1024）UREF 输出与输入的关系 uO d9 d8 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0 – （1023 / 1024）UREF