第九章_数-模和模-数转换 阎石版(第四版)数字电子技术.ppt

第九章 数-模和模-数转换 9.1 概述 9.2 D/A转换器（DAC） 9.3 A/D 转换器（ADC） 本章要求 思路： 二、反馈比较型A/D转换器 将一数字量加到DAC上，得到一个对应的输出模拟电压，将该模拟电压与输入模拟电压相比较，若不相等，则修改数字量，直到两模拟电压相等，此时对应的数字量就是转换结果。 1.计数型A/D转换器 --数字量由计数器提供 DAC vI 计数器 MSB LSB MSB LSB 并行数字输出 vO CP vL-转换控制 输 出 寄 存 器 vB C G 脉冲源 1 vIvo 0 vI≤vo vB= vL=0计数器清零 vL=1启动转换 特点： 1.电路简单； 2.速度慢。最长转换时间可达2n-1倍时钟信号周期。 DAC vI 计数器 MSB LSB MSB LSB 并行数字输出 vO CP vL-转换控制 输 出 寄 存 器 vB C G 脉冲源 (1)基本框图 2.逐次渐近型 A/D 转换器 DAC vI 控制逻辑 MSB LSB MSB LSB 并行数字输出 vO CP vL 脉冲源 C 逐次渐近寄存器 --数字量由逐次渐近寄存器提供 思路： 从输出数字量的最高位起，逐位判断该位的值(0,1)。 基本原理 寄存器清零 寄存器最高位置成1 输出100…0 模拟电压vo 若vO ＞vI 将最高位的1清除(即置0) 若vO ＜vI 将最高位的1保留 同样的方式将次高位置成1，并确定是否应该保留。 vL=1开始转换 DAC 与vI比较 此时，寄存器中的状态就是所要求的数字量。 …… 直至最低位 5位环形移位寄存器 读出控制 控制逻辑电路 逐次渐近 寄存器 比 较 器 (2)电路图 输出偏移 3位DAC 1S 1R ? + CP ? ≥1 1S 1R FB FC ≥1 ? ? ? d0 d1 d2 vI vO vB C QA FA 1S 1R ? ? ?/2 ? vL 1D C1 FF1 1D C1 FF2 1D C1 FF3 1D C1 FF4 1D C1 FF5 G3 G2 G1 G5 G4 G6 G7 G8 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 QB QC C1 C1 C1 清零QAQBQC=000 设初值Q1Q2Q3Q4Q5 =00001 第1个CP到来后： Q1Q2Q3Q4Q5 =10000 (寄存器右移 一位) FA置1 FB置0 FC置0 vo 100 DAC vB=1 vB=0 vI＜vO vI ≥vo Q n+1 1 1 1 0 0 1 0 0 功能 R S Q n 1 0 不用 保持 置1 置0 不许 第2个CP到来后： Q1Q2Q3Q4Q5 =01000 FB置1 门1打开 FA置0 FA的“1”保留 vB=1 vB=0 第3个CP到来后： Q1Q2Q3Q4Q5 =00100 FC置1 门2打开 FB置0 FB的“1”保留 vB=1 vB=0 第4个CP到来后： Q1Q2Q3Q4Q5 =00010 门3打开 FC置0 FC的“1”保留 vB=1 vB=0 第5个CP到来后： Q1Q2Q3Q4Q5 =00001 FA、FB、FC的状态作为转换结果输出 一般地，当输出为n位时，需n+2个时钟周期可完成转换。 特点：速度较快；电路也不太复杂。 CP ? 1 2 3 4 5 Q1 Q2Q3 Q4 Q5 QA QB QC vI/V v?O/V vO/V vB d2 d1 d0 0 0 0 0 1 0 0 0 5.9 0 – 0.5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 4 3.5 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 1 0 6 5.5 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 1 7 6.5 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 6 5.5 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 0 6 5.5 0 1 1 0 举例 9.3.4 间接 A/D 转换器 1.电路组成 一、双积分型 A/D 转换器 S0 C S1 vI 控制逻辑 C 时钟 脉冲源 vｏ -VREF 计数器 MSB LSB 数字量输出 S0 S1 vL vG R A 比较器 积分器 * 9.1 概述 9.2 D/A转换器 9.3 A/D转换器 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