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第九章 数模和模数转换 第一节 概述 主要指标：转换精度；转换速度。 第二节 D/A转换器 一、权电阻网络D/A转换器 二、倒T型电阻网络D/A转换器 集成D/A转换器CB7520简介：（十位） 三、权电流型D/A转换器 权电流型集成数模转换器DAC0808简介 四、具有双极性输出的D/A转换器 五、D/A转换器的转换精度与转换速度 （一）转换精度 3.转换误差分析 例：在10位倒T型电阻网络DAC中，VREF=-10V。为保证VREF偏离标准值所引起的误差小于1/2LSB，计算VREF相对稳定度应取多少？ （二）转换速度 第三节 A/D转换器 一、A/D转换的基本原理 取样－保持电路 集成取样保持电路LF198 输入为双极性时： 二、直接A/D转换器 1.并联比较型A/D转换器 2.反馈比较型A/D转换器 (1)计数型A/D转换器 (2)逐次渐近型A/D转换器 三、间接A/D转换器 1.双积分型A/D转换器 2.V-F变换型A/D转换器 四、A/D转换器的转换精度和转换速度 （一）A/D转换器的转换精度 设时钟周期为TC，输出数字量为D，则 代入上式得： 可使T1=2nTC，T2=DTC的电路如下图： 至于T1，若满足 影响精度因素： 计数器位数； 比较器灵敏度； 比较器零点漂移； 运放零点漂移； 积分电容漏电； TC瞬间波动。 波形图 特点： 性能稳定。转换结果与R,C无关；也与时钟周期无关。这是两次积分的结果。 抗干扰能力强。积分器对平均值为0的干扰有很强的抑制能力。如电网干扰，若取第一次积分时间为交流电网电压周期的整数倍，理论上可完全抑制电网干扰。 缺点是速度慢。完成一次转换时间不小于2n+1TC。 在要求速度不高的场合有广泛的应用。如数字电压表等。 波形图 压控振荡器输出脉冲频率于输入电压有很好的线性关系。 寄存器可防止输出数字跳动。 影响精度的因素： 压控振荡器的稳定度和线性度、计数器的位数 特点： VCO输出是调频信号易于传输，且抗干扰能力强。适用于遥测、遥控系统中。一般将VCO放在发射端，其他部分放在接收端。 由于高精度的VCO不易得到，因此精度不易提高。 速度慢。这是由于计数型原理决定的。 * 数模转换：将数字量 (Digital)转换为模拟量(Analog)。简称D/A 转换。 模数转换：将模拟量(Analog)转换为数字量(Digital)。简称A/D转换。 被控对象 传感器 A/D转换器 计算机 D/A转换器 驱动电路 D/A转换器 权电阻网络D/A转换器 倒T型电阻网络D/A转换器 权电容网络D/A转换器 权电流型D/A转换器 开关树型D/A转换器 A/D转换器 直接转换型 并联比较型 反馈比较型 间接转换型 双积分型（V－T变换型） V—F变换型 计数型 逐次渐进型 分类： 1.原理 由四部分组成： 权电阻网络； 求和放大器； 模拟开关； 参考电源； 权电阻网络 求和放大器 模拟开关 任务：求出输出模拟电压 与输入数字量d3d2d1d0间的关系。 2.特点： 1.电阻数量少，结构简单； 2.电阻种类多，差别大，不易集成。 Least Significant Bit Most Significant Bit 输入数字量 输入数字量 1.原理： 电阻网络特点： 模拟开关Si不论接何位置，都相当于接地。 任意节点向左看的等效电阻皆为2R。 公式推导 倒T型 电路特点： 1.电阻种类少，便于集成； 2.开关切换时，各点电位不变。因此，速度快。 可外接反馈电阻R 需外接运放 模拟开关电路： 在权电阻网络D/A转换器和倒T型电阻网络D/A转换器中，若模拟开关不是理想开关，其导通电阻和导通压降将影响转换精度。权电流型D/A转换器可解决这一问题。 恒流源如图。但电阻REi的种类多。因此，经常用倒T型电阻网络的分流作用来实现。 双极型电路；8位数字量输入； 外接求和放大器； 外接电阻。 若取VREF=10V、RR=RF=5K ? 则： 输入数字量 此时，输出模拟电压范围为：0~9.96V。 参考四位时的公式： 有： 带符号数以补码形式给出。输出为正、负极性的模拟电压。 当输入数字量是带符号数时，就需要双极性输出的D/A转换器。 当d2=1时，对应输出电压为4V。 IB应等于I/2 因此： 三位DAC的输出 取反 通常用分辨率和转换误差来描述。 1.分辨率：输出模拟电压应能区分0~2n-1共2n个输入数字量。 表示方法： (1)用输入二进制数的位数表示；如8位。 (2)用输出模拟电压的最小值与最大值的比值表示。 该比值显然等于： 由于电路各部分都有误差，还要