第十二章 信号转换处理电路.ppt

例：在10位二进制数D/A转换电路中，已知最大满刻度输出模拟电压Uom=5V，求 1.最小分辨电压和分辨率 2.若输入二进制数为1000000000，则输出模拟电压是多少。 实现数模转换的电路称数模转换器 Digital - Analog Converter，简称 D/A 转换器或 DAC。 　　模数转换即将模拟电量转换为数字量，使输出的数字量与输入的模拟电量成正比。 实现模数转换的电路称模数转换器 Analog - Digital Converter，简称 A/D 转换器或 ADC。 第十二章 信号转换处理电路 模拟量 数字量 模拟量 数字量 传感器 被控对象 自然界物理量 为何要进行数模和模数转换？ 二、 常见数模、模数转换器应用系统举例 压力传感器 温度传感器 流量传感器 四 路 模 拟 开 关 数 字 控 制 计 算 机 DAC … … 模拟控制器 模拟控制器 液位传感器 DAC … DAC … 模拟控制器 模拟控制器 生 产 控 制 对 象 DAC ADC 物理量 二进制 信号 模拟信号 三、A / D、D / A 转换器的精度和速度 精度保证转换的准确性 速度保证适时控制 输出模拟电压  uO = D△ = (Dn-1 2n-1 + Dn-2 2n-2 + ??? + D1 21 + D0 20 )△ 可见，uO ∝ D，uO 的大小反映了数字量 D 的大小。 DAC D0 D1 Dn-2 Dn-1 … uO n 位二进制数输入 模拟电压输出 输入数字量 D = (Dn-1 Dn-2 ??? D1 D0 ) 2 = Dn-1 2n-1 + Dn-2 2n-2 + ??? + D1 21 + D0 20 D / A转换器（DAC） 倒T形电阻网络D/A转换器 电阻网络 模拟电子开关 求和放大器 由于V-≈V+=0,所以开关S合到哪一边，都相当于接到了“地”电位，流过每条电路的电流始终不变。可等效为： 取RF=R n位输入的倒T形电阻网络D/A转换器，当反馈电阻取为R时，输出电压的计算公式： 优点： （1）只有R和2R两种阻值的电阻，可达到较高的精度； （2）各支路电流恒定不变，在开关状态变化时，不需电流建立时间，所以电路转换速度高，使用广泛。 — 转换比例系数 DAC 的转换精度、速度和主要参数 一、转换精度 　　指 D/A 转换器模拟输出产生的最小电压变化量与满刻度输出电压之比，也可用输入的位数表示。 　　指实际输出与理想输出模拟电压间的最大误差。 ULSB UFSR = 1 2n–1 分辨率= LSB —Least Significant Bit 2.转换误差 　　可用占输出电压满刻度值的百分数表示或可用最低有效位（LSB）的倍数表示。 如: ? （LSB）表示输出模拟电压的绝对误差等于当输入为 0…01 时输出模拟电压的一半。 1.分辨率（Resolution） FSR — Full Scale Range 二、转换速度 1. 建立时间 ts ts 为在大信号工作下（输入由全 0 变为全 1，或由 全 1 变为全 0）, 输出 电压达到某一规定值所需时间。 通常在100 ns ~几十?s之间。 2. 转换速率 SR 指输入数字量各位由全0变为全1或由全1变为全0时，输出电压的变化率。 转换误差可分为静态误差和动态误差。产生静态误差的原因是基准电源不稳定、运放的零点漂移、模拟开关导通时的内阻和压降及电阻网络中阻值的偏差等；动态误差则是在转换的动态过程中产生的附加误差。 三、集成DAC芯片举例 1. 5G7520 的电路结构 UREF IO1 IO2 d4 5G7520 1 2 3 4 5 6 7 8 16 15 14 13 12 11 10 9 VDD d3 d2 d1 d0 d5 d6 d7 d8 d9 Rf GND uO R IO1 参考电压源，可正可负。 A / D 转换器（ADC） A /D 转换的一般步骤和取样定理 一、模拟量到数字量的转换过程 uI(t) C ADC的 量化编码 电路 dn-1 d1 d0 … u?I(t) S 模拟量 数字量 量化编码 取样保持 （S / H — Sample / Hold） 转换过程: 取样 保持 量化 编码 二、取样－保持 取样：是对模拟信号进行周期性地抽取样值的过程，就是把随时间连续变化的信号转换成在时间上断续、在幅度上等于取样时间内模拟信号大小的一串脉冲。 取样