[物理]第9章 数模和模数转换.ppt

* 第九章 数模和模数转换 9.1 D/A转换器 9.2 A/D转换器 第九章 数模和模数转换 模?数与数?模转换器是计算机与外部设备的重要接口,也是数字测量和数字控制系统的重要部件。 将模拟量转换为数字量的装置称为模?数转换器(简称A/D转换器或ADC)； 传感器 模拟控制 模拟信号 数字计算机 数字控制 数字信号 ADC DAC 将数字量转换为模拟量的装置称为数?模转换器(简称D/A转换器或DAC) 9.1 D/A转换器 9.1 D/A转换器 9.3 小结 9.2 A/D转换器 9.1 D/A转换器 D/A转换器的作用是将输入的数字量转换成与之成正比的模拟量 D/A转换器组成 基准电压 数码输入 电子模拟开关 解码电路 求和电路 D/A转换器分类 按输入方式分 并行输入 串行输入 按电路结构分 权电阻网络 T型电阻网络 倒T型电阻网络 9.1 D/A转换器 9.1.1权电阻型D/A转换器 反相比例 运算电路 T型电 阻网络 +VR S1 S3 S2 S0 R0 d3 d2 d1 d0 0 1 1 0 Vo + + - A RF 0 0 1 1 + – R1 R2 R3 I0 I1 I2 I3 I IF R ， 输入数字量D 模拟量 输出 输出的模拟量应正比于输入的数字量 Vo=VR·D 基准电压 9.1 D/A转换器 9.1.1权电阻型D/A转换器 +VR S1 S3 S2 S0 R0 D3 D2 D1 D0 0 1 1 0 Vo + + - A RF 0 0 1 1 + – R1 R2 R3 I0 I1 I2 I3 I IF R ， 电子模 拟开关 电子模拟开关受数字量控制，Dn若为1，开关接基准电平(“1”)， Dn若为0，接地(“0”)。 +VR S1 S3 S2 S0 R0 D3 D2 D1 D0 0 1 1 0 Vo + + - A RF 0 0 1 1 + – R1 R2 R3 I0 I1 I2 I3 I IF R ， 根据叠加原理: I=I3+I2+I1+I0 ,若现在开关都接“1”,则： 若各权电阻按以下规律取值： 9.1.1权电阻型D/A转换器 +VR S1 S3 S2 S0 R0 D3 D2 D1 D0 0 1 1 0 Vo + + - A RF 0 0 1 1 + – R1 R2 R3 I0 I1 I2 I3 I IF R ， 9.1.1权电阻型D/A转换器 +VR S1 S3 S2 S0 R0 D3 D2 D1 D0 0 1 1 0 Vo + + - A RF 0 0 1 1 + – R1 R2 R3 I0 I1 I2 I3 I IF R ， 9.1.1权电阻型D/A转换器 1 1 0 0 +VR S1 S3 S2 S0 R0 D3 D2 D1 D0 0 1 1 0 Vo + + - A RF 0 0 1 1 + – R1 R2 R3 I0 I1 I2 I3 I IF R ， ＝0 ＝0 I＝I3+I1 9.1.2 倒T型电阻网络D? A转换器 Vo + + - A RF D3 D2 D1 D0 I01 S2 S3 S1 S0 I3 I1 I0 I2 2R +VR 2R 2R 2R 2R R R R I I02 Ii IF 倒T型电阻网络 求和运算电路 电子模拟开关 为了克服权电阻电路难以保证精度问题，常采用倒T型电阻网络D/A转换器。 9.1.2 倒T型电阻网络D? A转换器 Vo + + - A RF D3 D2 D1 D0 I01 S2 S3 S1 S0 2R +VR 2R 2R 2R 2R R R R I I02 I IF 由于运放的反相输入端虚地，所以，无论模拟电子开关合向哪一边，T型电阻网络与地之间的等效电路都如下图所示。 I/2 I/2 I/4 I/4 I/8 I/8 I/16 I/16 电路等效电阻为R,所以端口电流I =VR/R,其余各支路电流分别是I/2、I/4、I/8、I/16。 当模拟开关控制端Di为高电平时相应的电子开关Si将该支路的电流引入运放；当控制端为低电平时，对应支路电流直接接地。 9.1.2 倒T型电阻网络D? A转换器 Vo + + - A RF D3 D2 D1 D0 I01 S2 S3 S1 S0 2R +VR 2R 2R 2R 2R R R R I I02 Ii IF I/2 I/2 I/4 I/4 I/8 I/8 I/16 I/16 设输入的二进制数为1010，如图： 9.1.2 倒T型电阻网络D? A转换器 Vo + + - A RF D3 D2 D1 D0 I01 S2 S3 S1 S0 2R +VR 2R 2R