电工学课件作者常文平第12章节模拟量和数字量的转换.ppt

本章基本要求： 1. T形电阻网络数—模转换器 T形电阻网络：当输入的数字信号的某一位为“1”时，开关接到参考电压UR上，为“0”时接地，这个T形电阻网络开路时的输出电压UA(未接运算放大器时)可以应用叠加原理进行计算。 应用叠加原理将这四个电压分量叠加，得出T形电阻网络开路时的输出电压UA，等效内阻(除去电源后开路网络的等效电阻)为R。 当取RF＝3R时，则上式为 2.倒T形电阻网络数—模转换器 由此可得出电阻网络的输出电流 12.1.2数—模转换器的主要技术指标 1.分辨率 分辨率是指转换器的最小输出电压与最大输出电压之比。 当输入的数字量为1时（仅最低位为1，其余各位全部为0），输出最小，当输入的数字量各位全部为1时，输出最大，此二者之比即为分辨率，例如10位DAC转换器的分辨率为： 1/（210-1）≈0.001 有时也用输入信号的有效位数来表示分辨率，有效位数越多分辨率就越高。显然分辨率越高，转换的精度就越高。但分辨率越高其转换电路就越复杂。 线性度是指转换器的非线性误差，产生非线性误差的原因一般是由各模拟通路的偏差和压降不同造成的。 12.1.3 数—模转换器的主要产品介绍 1. DAC0830系列 DAC0830系列是8位分辨率的集成DAC转换电路，包含转换电路和外围电路，具有双缓冲结构，内部主要由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位DAC转换电路和转换控制电路构成，采用20脚双列直插封装，芯片外接集成运放，将转换成的模拟电流信号放大后变成电压信号输出。 2.集成DA7520 集成DA7520和前述0830系列不同的是其电路只包含转换网络和模拟电子开关。是10位CMOS电流开关型转换器，其结构简单，通用性好。DA7520的外引线排列图如图12.6所示。 1.A /D 转换的基本原理和一般步骤 模-数转换一般要经过采样、保持、量化和编码4个步骤。目前用的较多的是逐次逼近型、双积分型和电压频率变换型转换器等。 2.集成采样－保持器LF198 当S闭合时，A1和A2均工作在电压跟随器状态，所以uo＝u/o＝uI，电容上的电压uC＝uI；当S断开时，由于Ch上的电压不变，所以输出电压uo的数值得以保持不变。 12.2.2逐次比较型 ADC转换器 1.逐次比较型ADC转换器的组成 （1）DAC转换器 它将数据寄存器中的数字量转换成相应的模拟电压去与被测电压比较。 （2）数据寄存器 转换开始后，从最高位开始对数据寄存器置1，其他位置0，将该数据经DAC转换器转换为模拟量，在比较器中与输入量比较，根据比较结果决定最高位是留下，还是清除，然后置次高位为1，转换、比较……，所有位比较完毕后统一输出。 12.2.3双积分型ADC转换器 双积分型又称双斜率ADC转换器。它的基本原理是对输入模拟电压和基准电压进行两次积分：先将输入模拟电压uI转换成与之大小相对应的时间间隔TC，再在此时间间隔内用固定频率的计数器计数，计数器所计的数字量就正比于输入模拟电压；同样也对参考电压进行相同的处理。 特点： 由于要两次积分，因此双积分型ADC转换器的转换速度较低，但转换数字量位数n增加时，电路复杂程度增加不大，易于提高分辨率，其通常用在对速度要求不高的场合，如数字万用表等。 具体电路略 12.2.3 常用ADC简介 目前常用ADC大多是单片集成转换器，种类很多。 1.ADC0800系列 ADC0800系列属逐次比较型比较器，如ADC0801，ADC0804，ADC0809等，可把输入模拟信号转换为8位数字信号输出。 ADC0809片内有带锁存功能的8路模拟开关，可实现对8路输入模拟电压进行分时转换，输出采用TTL三态锁存缓冲器，可直接与外部数据总线连接。采用28脚双列直插封装，其外引线排列图如图所示。 ADC0809的外引线图 12.2.4 ADC在智能仪器的数据采集系统中的应用 数据采集系统是计算机、智能仪器与外界物理世界联系的桥梁，是获取信息的主要途径，对整个系统进行控制和数据处理。它的核心是计算机，而计算机所处理的是数字信号，因此输入的模拟信号必须进行ADC转换，将连续的模拟信号量化。 本章小结 D/A 转换是将输入的数字量转换为与之成正比的模拟电量。常用的 DAC 主要有权电阻网络、T 形电阻网络 和倒 T 形电阻网络 。 A/D 转换要经过采样－保持和量化与编码两步实现