数字逻辑电路与系统设计（第4版）课件 第9章 数模和模数转换.ppt

9.2.5集成A/D转换器及主要技术参数1．集成A/D转换器CC14433为双积分型集成A/D转换器，它采用CMOS工艺制造，将模拟电路与数字电路集成在一个芯片，只需外接少量元件就可以构成一个具有自动调零和自动极性切换功能的位的A/D转换系统。2．主要技术参数（1）转换精度:分辨率、转换误差分辨率：用输出二进制（或十进制）数的位数表示，它说明A/D转换器对输入信号的分辨能力。例如，输入模拟电压满量程为10V8位的A/D转换器可以分辨的最小输入电压10位的A/D转换器可以分辨的最小输入电压转换误差：通常以相对误差的形式给出，它表示A/D转换器实际输出的数字量和理想输出数字量之间的差别，并用最低有效位的倍数表示。（2）转换速度转换速度：指完成一次A/D转换器转换所需时间。A/D转换器的转换速度主要取决于转换电路的类型，不同类型A/D转换器的转换速度相差甚远。大多数逐次逼近型A/D转换器产品的转换时间都在10—100us之间。双积分型A/D转换器的转换时间多在数十毫秒至数百毫秒之间。*第9章数模和模数转换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（AnalogtoDigitalConverter），简称A/D转换器或ADC。数模转换即将数字量转换为模拟电量(电压或电流)，使输出的模拟电量与输入的数字量成正比。实现数模转换的电路称数模转换器（DigitaltoAnalogConverter），简称D/A转换器或DAC。数字系统模拟信号模拟设备A/DD/A数模混合系统示意图9.1D/A转换器9.1.1D/A转换器的基本原理输出模拟量：输入二进制数D的按权展开式为：D/A转换器分类：按照译码网络的不同分为：权电阻网络D/A转换器、倒T形电阻网络D/A转换器、权电流型D/A转换器、权电容网络D/A转换器等。下面仅介绍权电阻网络D/A转换器和目前集成D/A转换器中常用的倒T形电阻网络D/A转换器。9.1.2权电阻网络D/A转换器4位权电阻网络D/A转换器主要由权电阻网络、模拟开关、求和运算放大器和基准电源VREF四部分组成。对于n位的权电阻网络D/A转换器:特点：结构比较简单，所用的电阻元件数很少。缺点：各个电阻的阻值相差较大，尤其在输入信号的位数较多时，这个问题就更加突出。9.1.3倒T形电阻网络D/A转换器当某位数码为1时，相应的开关将电阻接到运算放大器A的反相输入端（求和点虚地）；当某位数码为0时，相应的开关将电阻接到运算放大器的同相输入端（地）。II/16VREF2R2R2R2R2RRRRI/8I/4I/2对于n位输入的倒T形电阻网络D/A转换器：倒T形电阻网络D/A转换器的特点：1.电阻种类少,只有R和2R两种,有利于提高制作精度;2.模拟开关在地和虚地之间转换，不论开关状态如何，各支路的电流始终不变，因此不需要电流建立时间；3.各支路电流直接流入运算放大器的输入端，不存在传输时间差，因而提高了转换速度，并减小了动态过程中输出端可能出现的尖峰脉冲。9.1.4集成D/A转换器及主要技术参数1．集成D/A转换器AD7520AD7520的电路的输入为10位二进制数，芯片内只含倒T形电阻网络、CMOS电流开关和反馈电阻R（10K）。设基准电压VREF=-10V，则当输入数字量d9d8…d0均为1时，输出电压当输入数字量d9d8…d0均为0时，输出电压2．主要技术参数（1）转换精度：分辨率、转换误差分辨率：指对输出最小电压的分辨能力，定义为最小输出电压VLSB（此时输入数字代码中只有最低有效位为1，其余各位均为0）与最大输出电压VOM（或称满量程输出电压，即此时输入数字代码中各位均为1）之比。分辨率如输入数字代码为10位的AD7520的分辨率此时若输出模拟电压满量程为10V，则其能够分辨的最小电压为转换误差：通常用输出电压满量程FSR（FullScaleRange的缩写）的百分数表示，也可以用最低有效位的倍数表示。如，转换误差为。表示输出模拟电压的绝对误差等于最小输出电压的一半。（2）转换速度通常用建立时间tset来定量