第8章_数模和模数转换器.pptx

第8章数模和模数转换器;本章学习目的和要求：

1.了解ADC、DAC在数字系统中的作用及分类方法。

2.掌握权电阻网络DAC、倒T型电阻网络DAC的工作原理及DAC的转换精度与速度。

3.掌握ADC的转换步骤、取样定理。

4.掌握逐次逼近型ADC与双积分型ADC的工作原理及性能指标。;在控制、检测以及许多其他领域中，用数字电路处理模拟信号,需要将模拟量转换为数字量，这种转换称为模数转换，用A/D表示；也需要将数字信号变换为模拟信号,这种转换就叫做数模转换，用D/A表示。带有模数和数模转换电路的测控系统可用下面的框图表示。;8.2D/A转换器;8.2D/A转换器;D/A转换器的组成:;

;2.工作

原理;采用运算放大器进行电压转换有两个优点：一是起隔离作用，把负载电阻与电阻网络相隔离，以减小负载电阻对电阻网络的影响；二是可以调节RF控制满刻度值（即输入数字信号为全1）时输出电压的大小，使D/A转换器的输出达到设计要求。;8.2.2R-2R倒T型电阻网络D/A转换器;n位R-2R倒T型电阻网络D/A转换电路;为使D/A转换器具有较高的精度，对电路中的参数有以下要求：

（1）基准电压稳定性好；

（2）倒T形电阻网络中R和2R电阻的比值精度要高；

（3）每个模拟开关的开关电压降要相等。为实现电流从高位到低位按2的整倍数递减，模拟开关的导通电阻也相应地按2的整数倍递增。

倒T形电阻网络D/A转换器中，各支路电流直接流入运算放大器的输入端，它们之间不存在传输上的时间差。电路的这一特点不仅提高了转换速度，而且也减少了动态过程中输出端可能出现的尖脉冲。它是目前广泛使用的D/A转换器中速度较快的一种。;8.2.3权电流型D/A转换器;2.采用具有电流负反馈的BJT恒流源电路的权电流型D/A转换器;

;

;当VREF=10V、

R1=5kΩ、

Rf=5kΩ;8.2.4D/A转换器的主要参数;转换误差可用输出电压满度值的百分数表示，也可用LSB的倍数表示。

转换误差又分静态误差和动态误差。产生静态误差的原因是基准电源VREF的不稳定，运放的零点漂移，模拟开关导通时的内阻和压降以及电阻网络中阻值的偏差等。动态误差则是在转换的动态过程中产生的附加误差，它是由于电路中的分布参数的影响，使各位的电压信号到达解码网络输出端的时间不同所致。;2.转换速度;

;AD7520的外引线排列及连接电路;

;;;8.3.1A/D转换的一般过程;A/D转换器的功能是将输入的模拟电压转换为输出的数字信号，即将模拟量转换成与其成比例的数字量。;①并联比较型

特点:转换速度快,转换时间10ns~1?s,但电路复杂。;8.3.1A/D转换的一般过程;

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;2.量化与编码;在量化过程中由于所采样电压不一定能被?整除，所以量化前后一定存在误差，此误差我们称之为量化误差，用?表示。;划分量化电平的两种方法;8.3.2并行比较型A/D转换器;并行比较型AD转换器的输入输出关系;单片集成并行比较型A/D转换器产品很多，如美国ADI公司的AD9012（8位）、AD9002（8位）和AD9020（10位）等。;8.3.3逐次逼近型A/D转换器;1.转换原理;先将FA、FB、FC置零

F1~F5置成[Q1Q2Q3Q4Q5]=10000状态。;第二个CP脉冲到达时FB被置成1。若原来的

若VIVA,VB=0,QA保持1;

若VIVA,VB=1,QA为0.同时寄存器变为00100态。

第三个CP脉冲到达时FC被置成1。若原来的

若VIVA,VB=0,QB保持1;

若VIVA,VB=1,QB为0.同时

同时移位寄存器右移一位，变成00010状态。;1.转换原理;特点：;2.逐次逼近型集成A/D转换器ADC0809;8.3.4双积分型A/D转换器;转换开始前，先将计数器清零，并接通S0使电容C完全放电。

转换开始，断开S0。整个转换过程分两阶段进行。;第二次积分，将VO1转换为成比例的时间间隔。因参考电压-VREF的极性与VI相反，积分器向相反方向积分。计数器由0开始计数，经过T2时间，积分器输出电压回升为零，过零比较器输出低电平，关闭计数门，计数器停止计数，同时通过逻辑控制电路使开关S1与VI相接，重复第一步。;;解：双积分ADC电路的一次积分时间T1是固定的，二次积分时间T2是可变的。当T1=T2时，完成一次转换的时间最长。因此，最长转换时间为：;双积分