数字电路设计数模与模数转换.ppt

有舍有入方式：取量化单位为?=，将0~?/2之间的模拟电压归并到0??，把?/2~3?/2之间的模拟电压归并到1??，以此类推。即把小于?/2的信号忽略（舍去），把大于?/2到?之值视为?（归入）。这种方法产生的量化误差为?/2。例如，把0~8V的模拟电压转换成三位二进制代码，则?=这里n=3、Vm=8V，故?=16V/15，0~8V/15之间的模拟电压为0??，用000表示，8V/15~24V/15之间的模拟电压为1??，用001表示…，最大量化误差为8V/15。由以上的讨论可见A/D转换器采用只舍不入方式量化的最大量化误差为1LSB，而采用有舍有入方式的最大量化误差为LSB/2。第17页,共34页，星期六，2024年，5月并联比较型A/D转换器组成部分：电压比较器；寄存器；代码转换器。第18页,共34页，星期六，2024年，5月输入模拟电压寄存器状态（代码转换器输入）数字量输出（代码转换器输出）Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1d2d1d0000000000000000010010000011010000011101100011111000011111101011111111011111111113位并联比较型A/D转换器代码转换表第19页,共34页，星期六，2024年，5月由表可以写出代码转换器的输出逻辑表达式：代码转换电路的逻辑图：并联比较型A/D转换器适用于高转换速度、低分辨率的场合。第20页,共34页，星期六，2024年，5月逐次逼近型A/D转换器逐次比较型A/D转换器原理框图转换过程与天平称物重非常相似。第21页,共34页，星期六，2024年，5月3位逐次渐近型A/D转换器的电路原理图第22页,共34页，星期六，2024年，5月双积分型A/D转换器组成部分：积分器；比较器；计数器；控制逻辑；时钟信号源双积分式A/D转换器是经过中间变量间接实现A/D转换的。它的基本原理是，对输入模拟电压和参考电压各进行一次积分，将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔，然后利用时钟脉冲和计数器测出此时间间隔，进而得到相应的数字量输出。由于该电路是对输入电压的平均值进行变换，所以它具有很强的抗工频干扰能力，在数字测量中得到了广泛的应用。第23页,共34页，星期六，2024年，5月以输入正极性的直流电压VI为例，说明电路将模拟电压转换为数字量的基本原理。（1）准备阶段转换之前，转换控制信号Vs=0，使Fn-1~F0构成的n位计数器和附加触发器Fc均置0，同时封锁与非门G1，计数器不工作，与非门G2输出为高电平，开关S2闭合，积分电容放电。此时，由于VS和QC均为0，故与门G3输出为0，使开关S1接至被测模拟电压一侧。当VS=1以后，G2输出为0开关S2断开，由于此时QC仍为0，与门G3输出为0，开关S1仍接至VI一侧，转换开始。（2）第一次积分（采样）阶段积分器对Vi在固定时间T1（由计数器的位数决定）内进行积分，即第24页,共34页，星期六，2024年，5月数字电路设计数模与模数转换数字控制系统的组成框图如下图给出一个简单的控制系统的框图。首先通过传感器将非电物理量提取出来，转换成随之变化的模拟电信号，然后通过模拟信号向数字信号转换的电路，再将数字信号送入数字系统进行处理；经过处理后输出的数字信号又必须通过数字信号向模拟信号转换的电路，用模拟信号去推动执行元件，完成控制功能。第2页,共34页，星期六，2024年，5月一、D/A转换器由于构成数字代码的每一位都有一定的“权”，因此为了将数字量转换成模拟量该数字量，就必须将每一位代码按其“权”转换成相应的模拟量，然后再将代表各位的模拟量相加即可得到与该数字量成正比的模拟量，这就是构成D/A转换器的基本思想。D/A转换器的电路形式很多，这里只介绍两种。第3页,共34页，星期六，2024年，5月权电阻网络D/A转换器各组成部分：“电子模拟开关”“权电阻求和网络”“运算放大器”“基准电源”模拟开关S3、S2、S1、S0分别用4位二进制代码d3、d2、d1、d0控制。当di=l时，开关Si接参考电压UREF；当di=0时，Si接地。当开关Si接参考电压时，该支路中有电流流向求和放大器，否则该支路电流为零，各支路的总电流流到电阻RF上便建立起输出电压。第4页,共34页，星期六，2024年，5月反馈电阻RF=R/2由于运放的反相端“虚地”，所以各支路电流分别为