数字电子技术-第9章 数模与模数转换.ppt

vc -UREF R +Ui S1 C ? ? ? ? S2 vo A + ﹣ C + ﹣ ? ? ? vo0，vc=1 vo≥0，vc=0 vS1 第一次积分：（定时积分）:转换开始(t=0)时，电子开关S1接通模拟输入信号电压US1=Ui，积分器开始对输入的Ui进行积分。 9.3 A/D转换器 第二次积分：（定值积分）:开关S1接到-UREF，积分器开始反向积分。 9.3 A/D转换器 优点：有较强的抗干扰能力，由于采用积分器取样，采样电压值Ui是采样时间（T1）内Ui的平均值，若选取采样时间T1为20ms的整数倍，则可有效地滤出工频干扰。 缺点：是转换速度低，要两次积分，转换一次最少也需要2T1=2n+1TC时间。 这种转换器大多用于精度较高而转换速度要求不高的仪器仪表中，它在数字万用表等对速度要求不高的场合得到广泛应用。 9.3 A/D转换器 2. U/F变换型A/D转换器 下图是U/F变换型A/D转换器的框图，它是由压控振荡器、寄存器、计数器和时钟信号控制门等几部分组成。 压控振荡器 计数器 寄存器 数字量输出 TC Ui Uc G f ? 9.3 A/D转换器 9.3. 4 A/D转换器的主要技术参数 1.转换精度 （1）分辨率 ADC的分辨率是指输出数字量变化一个最低有效位(LSB)所对应的输入模拟电压的变化量。例如ADC输入模拟电压变化范围为0～10V，输出为10位数码，则分辨率为 分辨率也可用百分数表示，即 0.097% 一般来说，位数愈多，则每一位二进制代码所代表的模拟量越小，其分辨能力也越高。 9.3 A/D转换器 2．转换速度 A/D转换器的转换速度主要取决于转换电路的类型。 并联比较型：速度最快，如50ns 逐次比较型：1～100μs之间 双积分型：数十~数百ms之间。 例如，相对误差≤±LSB/2，就表明实际输出的数字量和理论上应得到的输出数字量之间的误差小于最低位的半个字。 （2）转换误差——它表示A/D转换器实际输出的数字量和理论上的输出数字量之间的差别。常用最低有效位的倍数表示。 9.3 A/D转换器 思考题 9.1 9.2 9.4 9.5 9.7 * 第9章 数/模与模/数转换 ? * §9.1 概述 §9.2 D/A 转换器 §9.3 A/D 转换器 第9章 数/模与模/数转换 数字系统具有很多优点，特别是包含微机的数字系统，更具有高度智能化的优点，所以目前先进的信息处理和自控设备大都是数字系统，例如，数字通信系统，数字电视及数字仪表等。 9.1 概述 在数字系统内，只能对数字信号进行处理，而实际信号大多是连续变化的模拟信号，例如电压、电流、声音、图像、温度、压力、速度等。就需要把模拟量转化为数字量，以便数字系统进行处理。 相反，数字系统处理后的数字量也需要转化为模拟量才能应用。 9.1 概述 模拟量 数字量 Analog Digital A/D 模/数转换器简称ADC 数字量 模拟量 D/A 数模转换器简称DAC 9.1 概述 模拟控 制器 模拟传 感器 ADC 数字控制 系统 或计算机 系统 DAC 典型数字控制系统框图 将非电模拟量转化为模拟电压或电流 数字系统的 重要接口部件 9.1 概述 9.2 D/A转换器 9.2.1 D/A转换基本原理 一个n位二进制可表示为 D= dn-1 dn-2… d1 d0 式中k为比例系数（转换系数），是一个常数；D为n位二进制数。 Uo= 9.2 D/A转换器 DAC转换特性：输入数字量与模拟量的对应关系 D 000 001 010 011 100 101 110 111 1 2 5 6 0 3 4 7 uo/V 最小输出电压ULSB ： 相临两组代码代码转换出来的模拟量之差。 分辨率： 电路所能分辨出的最小输出电压与最大输出电压之比。 分辨率= ULSB Uomax = 1 2n-1 设D为三位二进制 要求uomax=7V 9.2 D/A转换器 Least Significant Bit:LSB Most Significant Bit:MSB 四位二进制的分辨率？ 若最大输出电压仍为7V，最小输出电压将变大还是变小？ 分辨率= ULSB Uomax = 1 2n-1 9.2 D/A转换器 DAC 有权电阻网络型 倒T型电阻网络型 权电流型DAC 数模转换器的分类： DAC 电压型 电流型 9.2 D/A转换器 9.2.2 权电阻网络D/A