第八章 数 模和模 数转换.ppt

数 字 电 路 与 逻 辑 设 计 五邑大学 第八章 数 - 模和模 - 数转换 概述 1 D/A 转换的基本原理 2 A/D 转换的基本原理 3 数 字 电 路 与 逻 辑 设 计 五邑大学 思 考 题 1 为什么要 进行 A/D 和 D/A 转 换 2 D/A 转换 的原理和 主要参数 3 A/D 转换 的原理和 主要参数 数 字 电 路 与 逻 辑 设 计 五邑大学 8.1 概述 ? 模拟信号是表示模拟量的信号，模拟量是在 时间 和 数值 上都是 连续 的的物理量。 ? 数字信号是表示数字量的信号，数字量是在 时间 和 数值 上都是 离散 的。实现数字信号的产生、传输和 处理的电路称为数字电路。 ? 数字信号与模拟信号可以相互转换。（ A/D 与 D/A ） 数 字 电 路 与 逻 辑 设 计 五邑大学 一、用途及要求 传感器 放大器 A/D 转换 微型计算机 控制 对象 D/A 转换 温 度 时间 ！精度 ！速度 电加热炉 热电偶 执行机构 8.1 概述 数 字 电 路 与 逻 辑 设 计 五邑大学 二、分类 8.2 D/A 转换器的基本原理 按解码网络 权电阻网络 DAC R – 2R 倒 T 形电阻网络 DAC 权电流型网络 DAC T 型电阻网络 DAC 按电子开 关类型 CMOS 开关型 DAC （速度低） 电流开关型 DAC （速度高） ECL 电流开关型 DAC （速度最高） 双极型 DAC （速度高） DAC0808 、 DAC0807 CB7520 、 DAC0832 数 字 电 路 与 逻 辑 设 计 五邑大学 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 相加 ，即可得到与数字量成正比的总模拟量， 从而实现数字 / 模拟转换。 D/A转换器 D D D 0 1 n-1 . . . v o 输入 输出 0 1 2 3 4 5 6 7 001 010 011 100 101 110 111 v o /V D 000 8.2 D/A 转换器的基本原理 数 字 电 路 与 逻 辑 设 计 五邑大学 图是 4 位权电阻网络 D/A 转换器的原理图，它是由权电阻网 络、 4 个电子模拟开关和 1 个求和放大器组成。 权电阻网络 模拟开关 求和放大器 8.2 D/A 转换器的基本原理 8.2.1 权电阻网络 D/A 转换器 数 字 电 路 与 逻 辑 设 计 五邑大学 （ 1 ） S 3 ~S 0 : 为电子开关 ，其状态受输入数码 d 3 ~ d 0 的取值控制。当 d i ＝ 1 时开关接到参考电压 V REF 上，有支路电流 I i 流 向求和放大器；当 d i ＝ 0 时开关接地，支路电流 I i 为零。 R V I R V I R V I R V I R V I REF REF REF REF i REF i 0 3 1 2 2 1 3 0 2 2 2 2 ? ? ? ? ? 权电流： 图 8.2.2 8.2 D/A 转换器的基本原理 数 字 电 路 与 逻 辑 设 计 五邑大学 （ 2 ）求和放大器 A ： 为一个接成负反馈的 理想运算放大器。即 ： A V ＝ ∞ ， i I ＝ 0 ， R o ＝ 0 。由于负反馈，存 在 虚短和虚断，即 V － ≈ V ＋ ＝ 0 ， i I ＝ 0 。 （ 3 ） V REF ：基准电压 图 8.2.2 8.2 D/A 转换器的基本原理 数 字 电 路 与 逻 辑 设 计 五邑大学 2. 输出电压的计算： ) ( 0 1 2 3 0 I I I I R I R v F F ? ? ? ? ? ? ? ? 由于 V － ≈ V ＋ ＝ 0 ，故各电流为 0 0 1 1 2 2 3 3 8 , 4 2 , d R V I d R V I d R V I d R V I REF REF REF REF ? ? ? ? ， 输出电压为 图 8.2.2 8.2 D/A 转换器的基本原理 数 字 电 路 与 逻 辑 设 计 五邑大学 取 R F ＝ R / 2 ，则输出电压为 ) 2 2 2 2 ( 2 ) 2 2 2 ( ) ( 0 0 1 1 2 2 3 3 4 0 3 1 2