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第九章 数-模与模-数转换 ADC:模-数转换(把模拟量转换成相应的数字量) * * * * 第九章 模数与数模转换 目的： 了解A/D、D/A转换电路的基本工作原理； 掌握A/D、D/A转换电路的基本使用方法、相关计算。 传感器 模拟控制 模 拟 信 号 ADC DAC 数 字 信 号 计算机 数字控制 例如水温控制系统 DAC:数-模转换(把数字量转换成相应的模拟量) 9.1 D/A转换器 *将每一位二进制代码按权的大小转换成相应的模拟量 *然后将代表各位的模拟量相加 *所得的总模拟量就与数字量成正比，实现了线性转换 一、D/A转换器的基本原理：9.1.1 di=0时，S接地； di=1时，Si接V-，虚地 原理：无论开关合到哪一边, 流过每一支路的电流不变。 电路结构简单 电阻误差较小 二、 倒T型电阻网络D/A转换器9.1.2 基准电源VREF提供的总电流为：I =？ 流过各开关支路的电流：I3 =？I2 =？ I1 =？ I0 =？ I/4 I/8 I/16 R R R R I/2 I/4 I/8 I/16 I/2 I3 I2 I1 I0 倒T形电阻网络支路电流等效电路 记住 对于一个8位D/A转换器，若最小输出电压增量为 0.02V，则当输入代码，输出电压为__________伏。 由电阻网络、模拟开关、参考电源、运算放大器温漂等环节，造成输出模拟电压存在误差，称其为转换误差(包括绝对误差、相对误差) 。 输入数字量给出的时刻到输出模拟电压进入稳定值要求的范围内时所需要的时间，即所谓的建立时间tset。 三、D/A转换器的转换精度与速度 9.1.5 2n 或 n D/A转换的主 要技术指标: 转换精度包括： 转换速度 分辨率、 转换误差 AD7533D/A转换器 四、集成D/A转换器 9.1.2 AD7533 使用:1)要外接运放， 2)运放的反馈电阻可使用内部电阻 ， 也可采用外接电阻） RF IOUT1 IOUT2 GND 构成DA转换器的典型接法 Multisim举例DAC0832 AD7533 (一)、功能 在规定时间(转换时间)内，把模拟电信号在时刻t的幅度值(电压值)，转换为相应的数据。 (1)对模拟电压信号取样； (2)对取样值保持； (3)将取样的模拟电压量化为数字量； (4)对数字量编码,给出转换结果。 9.2 A /D转换器 一、A/D转换器的基本原理： 9.2.1 (二)、过程 取样 时间上离散的信号 保持、量化 量值上也离散的信号 编码 模拟信号 时间上和量值上都连续 数字信号 时间上和量值上都离散 (1)取样和保持 为了能正确用取样信号Vs表示模拟信号VI ，取样信号必须满足： 常取fS = （3~5）· fi(max) fS ≥ 2 fi(max) 取样定理 对模拟信号取样后必须保持一段时间，直到完成本次转换后才能进行下一次取样。 取样 保持 取样——保持电路 (2)量化和编码 量化误差：因连续的模拟电压不一定能被?整除而产生误差。 量化:将取样电压表示为某个最小单位?的整数倍。 编码:把量化的结果用代码。 0 1 111 110 101 100 011 010 001 000 0Δ=0 v 7Δ=7/8 v 6Δ=6/8 v 5Δ=5/8 v 4Δ=4/8 v 3Δ=3/8 v 2Δ=2/8 v 1Δ=1/8 v 输入信号 编码 量化后 电压 a ) 只舍不入量化方式:量化中把不足一个量化单位的部分舍弃； 对于等于或大于一个量化单位部分按一个量化单位处理。 最大量化误差为： 最小量化单位 ＝1/8V Δ=1LSB= 1/8 V 例：将0~1V电压转换为3位二进制代码 ADC0809 特点： 属CMOS电路； 8路模拟输入,8 bit 输出。 二、集成ADC　　9.2.6 D 0 D 7 ··· ··· 控 制 总 线 至其它装置 微处理器 控制器 接 口 D 0 D 7 模拟信号 输入 u I ADC0804 8 位 数 据 总 线 至其它装置 CS START ALE EOC RAM RD 2 / WR 2 ADC0809的典型应用 ADC0809 ADC0809的内部结构见图9.4.1，它有8个模拟输入端，但某一时刻只能对一电路输入信号进行转换，输入信号的选择由地址线A2 A1 A0决定，其8个最小项取值对应了8个输入端 IN0~IN8。ALE为地址锁存允许端。EOC为输出允许，可使3S输出自如地挂在系统数据总线上。应