高职高专数字电路10、数模和模数转换器.pptVIP

* 第10章 数模和模数转换器 　【内容提要】本章主要介绍数/模和模/数转换的基本原理和常见转换电路。 　　1.1.数模转换器的基本概念。 　　2.DAC电路形式及工作原理，重点介绍权电阻求和网络DAC、梯形电阻网络DAC及倒梯形电阻网络DAC。 　　3.DAC和ADC电路中的模拟开关。 　　4.模数转换器的组成及一些基本概念。 　5.ADC电路形式及工作原理，重点介绍并行比较器ADC、双积分型ADC和逐次比较型ADC电路。 　6.V/F变换器的电路形式及工作原理。 　［本章重点］ 　　1.D/A、A/D转换原理及器件应用方法，而不在于器件内部详细的结构及工作过程。 　第1节 数模和模数转换概述 　　随着经济的发展，数字技术的应用得到广泛地推广，利用数字电路处理模拟信号的情况越来越普遍。由于数字电路仅能够对数字信号进行处理，因此需要在模拟信号与数字信号之间进行相应转换。 　　许多的模拟量，如温度、速度、压力等都是非电量。对这类信号进行处理时，需要首先利用传感器将其变为模拟信号，然后再实现与数字信号之间的转换。 　　 　将模拟信号转换成数字信号的过程称为模数转换（Analog 　to Digital），或称A/D转换。能够完成这种转换的电路称为模数转换器（Analog Digital Converter），简称ADC。 　　将数字信号转换为模拟信号的过程称为数模转换（Digital to Analog），或称D/A转换。能够完成这种转换的电路称为数模转换器（ Digital Analog Converter），简称DAC。 　　模拟信号和数字信号之间的转换过程，如下图所示。 　　 模拟信号与数字信号的转换 转换过程：首先将模拟信号经过ADC，转换成相应的数字信号、经数字系统处理后再输出一个数字信号，并经过DAC将其还原成模拟信号，控制执行机构工作。 一般情况下，输入数字量的各位是同时进行D/A转换的，所以也将其称为并行DAC。以输出电压量为例，DAC输出电压u0与输入数字量N之间的关系为： 　　　　　　　　　　u0＝kN 　k为比例系数，N为输入的数字量，是n位的二进制代码　　　　　　　　　 　第2节 数/模（D/A）转换器　 　一、DAC的基本原理 　对于有权码，先将每位代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字/模拟转换。 　　　下图为 参考电压源UREF 输入 寄存器 模拟 开关 电子译 码网络 求和放 大器 数字量输入 模拟量输出 n位 n位DAC组成框图 　二、常见的DAC电路 　　1.权电阻网络DAC（weighted resistance DAC） 　　（1）电路图 上图是一个四位权电阻网络DAC。主要包括四部分：参考电压源UREF、模拟开关S0～S3、电阻译码网络、求和运算放大器。 （2）工作原理 　　设输入一个四位二进制代码D＝d3d2d1d0, S3～S0为受控制的双向开关。根据图可得，流入求和运算放大器输入端的电流为： 设反馈电阻RF＝R/2，求出电路输出电压为： 所以，电路的输出电压u0与输入的四位二进制代码成正比： 依此类推，n位权电阻网络DAC的求和运算放大器输入端电流、输出电压表达式分别为： 若输入一个四位二进制代码D＝d3d2d1d0＝1010，转换成十进制为10，根据上述转换方法，电路的输出电压为： 由此可知，当Dn＝0时，u0＝0；当Dn＝11…11时， 输入n位二进制代码的取值范围为： *