数电第11章数模和模数转换器.ppt

§11. 3 模/数 转换器 ( ADC )  A/D转换器有直接转换法和间接转换法两大类。  直接法是通过一套基准电压与取样保持电压进行比较，从而直接将模拟量转换成数字量。其特点是工作速度高，转换精度容易保证，调准也比较方便。直接A/D转换器有并行比较型、逐次比较型等。  间接法是将取样后的模拟信号先转换成中间变量时间t或频率f, 然后再将t或f转换成数字量。其特点是工作速度较低，但转换精度可以做得较高，且抗干扰性强。间接A/D转换器有单次积分型、双积分型等。 3、A/D转换器的主要电路形式 A/D转换器的分类、特点及应用 分类 特点 应用 并行比较型 速度最快，但设备成本较高，精度也不易做高 数字通信技术和高速数据采集技术 逐次逼近型 工作速度中等，精度也较高，成本较低 中高速数据采集系统、在线自动检测系统、动态测控系统 积分型 精度可以做得很高，抗干扰性能很强，速度很慢 数字仪表（数字万用表、高精度电压表）和低速数据采集系统 - 1 1D C1 Q1 - 2 1D C1 Q2 - 3 1D C1 Q3 - 4 1D C1 Q4 - 5 1D C1 Q5 - 6 1D C1 Q6 - 7 1D C1 Q7 VREF VI CP I1 I2 I3 I4 I5 I6 I7 D0 D1 D2 R R R R R R R R/2 二、并行比较型ADC 优先编码器 寄存器 比较器 13 15 VREF 11 15 VREF 9 15 VREF 7 15 VREF 5 15 VREF 3 15 VREF 1 15 VREF 输入输出关系表 P449表9.2.1 例：设VREF=10V， 当输入为6V时，输出的数字量＝？ 0 0 0 1 1 1 1 90 15 70 15 50 15 30 15 10 15 110 15 130 15 100 （1）优点：转换速度很快，故又称高速A/D转换器。含有寄存器的A/D转换器兼有取样保持功能，所以它可以不用附加取样保持电路。 （2）缺点：电路复杂，对于一个n位二进制输出的并行比较型A/D转换器，需２n-1个电压比较器和2n -1个触发器，编码电路也随n的增大变得相当复杂。且转换精度还受分压网络和电压比较器灵敏度的限制。 （3）应用：适用于高速， 精度较低的场合。 并行比较型A/D转换器的特点： 三、 逐次比较型ADC 设待秤重量 Wx = 13克， 逐次比较型ADC的工作原理可用天平秤重过程来说明： 若有四个砝码共重15克， 每个重量分别为 8、4、2、1克 。 可以用下表步骤来秤量 ： 第1次 加8克 砝码总重 待测重量Wx ， 8 克 第2次 加4克 砝码总重 待测重量Wx ， 12 克 第3次 加2克 砝码总重 待测重量Wx ， 12 克 第4次 砝码总重 ＝ 待测重量Wx ， 加1克 13 克 故保留 故保留 故撤除 故保留 砝码重 暂时结果 结 论 * * * * §11.1 概述 §11.2 数模转换器 §11.3 模数转换器 数模转换器（简称D/A转换器或DAC） §11.1 概述 能够将数字信号转换成模拟信号的电路。 模数转换器（简称A/D转换器或ADC） 能够将模拟信号转换成数字信号的电路。 非电模拟量 电模拟量 模数转换 计算机或 数字系统 传感器 开关控制 数模转换 模拟控制 数字控制系统原理框图 数据传输系统原理框图 电模拟量 模数转换 存储、传输、处理 声音或图像 声音或图像 传感器 数模转换 ADC和DAC是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口，在各种系统中应用很广。 一、D/A转换器的基本工作原理 DAC实质上是一个译码器（解码器），将输入的二进制数字量转换成模拟量，并以电压或电流的形式输出。 §11.2 D/A转换器 D/A … (MSB) (LSB) D0 Dn-2 Dn-1 D1 vO (iO) DAC的输出特性: DAC输出特性 0000 0011 0110 1001 1100 1111 1 0 3 5 7 9 11 13 15 vO/k DI 1101 DAC输出模拟量的大小与输入数字量大小成正比： 两个相邻数码转换出的电压值之间的差值，是信息所能分辨的最小量(1 LSB)；最大输入数字量对应的输出电压值(绝对值)用FSR表示。 1 LSB Least Significant Bit FSR Full Scale Range 将输入的每一位二进制代码按其权值大小转换成相应的模拟量，然后将代