15-1数模转换器(DAC)

课题15.1数模转换器（DAC）课型新课授课班级授学时数2教学目的1理解数模转换器的电路构造和工作原理。2理解数模转换器的一般应用。教学重点1T形电阻网络数/模转换器的工作原理。2倒T形电阻网络数/模转换器的工作原理。教学难点数/模转换器的工作原理。学情分析-教学效果教后记新课A引入把模拟信号转换成数字信号，称为模数转换；把数字信号转换成模拟信号称为数模转换。相应地把实现A/D转换的电路称为A/D转换器ADC；实现D/A转换的电路称为D/A转换器DAC。B新授课15.1数模转换器（DAC）15.1.1T型电阻DAC1电路构成：4个电子模拟开关，分别受输入的数字信号控制。当= 0时，开关切换到接地端；当= 1时，开关接向基准电压。2工作原理（1）特点 从任一节点向左或向右到接地或虚地 S 端的等效电阻相等，其大小为2R。 从任一模拟开关到接地端或虚地S 端的等效电阻为3R。如图（b）所示。（2）基本原理 n位二进制数每1位的权。一种n位二进制数可表达为，其最高有效位MSB到最低位有效位LSB的权位依次为，。 每1位按权的大小转换成相应的模拟量。为了将数字量转换成模拟量，必须将二进制的每1位按权的大小转换成相应的模拟量。 将代表各位的模拟量再相加，这样就可以得到与该数字量成正比的模拟量。（3）计算模拟开关是接向基准电压，还是接向地端，受到输入的二进制数码控制。因此，的一般体现式为：输出电压为：对于n位T型网络DAC，可推广为输出模拟电压与输入数字量成正比，比例系数为-。例 15-1有一种5位T型电阻DAC，= 10 V，试求出输出电压= ？解由上述公式可得15.1.2倒T型电阻DAC1电路构成模拟开关直接与虚地 S 相连。当= 0时，相应的模拟开关接向地端；当= 1时，相应的模拟开关接向虚地 S 端。图中反相运放A的反馈电阻。2工作原理由于倒T型DAC任一节点对地的等效电阻为R，因此从基准电压流出的电流I为电流每流过一种节点，就均分为两支相等的电流。各模拟开关、流过的电流分别为I/2、I/4、I/8、I/16，并且与开关的状态无关。输入数码为任意值时，的一般体现式为：输出电压为：（引导学生分析工作原理）（解说）（解说）练习1试画出计算信号解决的方框图。阐明各部分电路的作用。2倒T型电阻DAC与T型电阻DAC相比，模拟开关的工作状态不同？倒T型电阻DAC与T型电阻DAC相比，有什么长处？小结1 数模转换器的功能是将数字信号转换为模拟信号。2对于n位T型网络DAC，输出电压为3倒T型DAC输出电压为：布置作业P267习题十五15-2，15-4。课题15.2模数转换器（ADC）课型新课授课班级授学时数2教学目的1理解模数转换器的电路构造和工作原理。2理解模数转换器的一般应用。教学重点1 模数转换的基本原理。2 并行比较型ADC。3 逐位比较型ADC。教学难点模数转换的基本原理。学情分析教学效果教后记新课A引入A/D转换器是所有数字测量仪器的核心部分，一种被测模拟量要用数字量显示出来，必须先将模拟量转换成数字量。B新授课15.2模数转换器（ADC）15.2.1模数转换的基本原理1采样和保持（1）采样：就是对持续变化的模拟信号定期进行测量，抽取样值。通过采样，一种在时间上持续变化的模拟信号就转换为随时间断续变化的脉冲信号。（2）采样过程图（a）为一种受控的模拟开关，构成采样器。到来时，V导通，=。采样器在采样脉冲的控制下,把输入的模拟信号变换为脉冲信号，如图（b）所示。（3）采样保持电路为了便于量化和编码，需要将每次采样获得的样值暂存，保持不变，直到下一种采样脉冲的到来。这就要接一种保持电路。2量化和编码量化：就是把采样电压转换为以某个最小单位电压 D 的整数倍的过程。提成的级别称为量化级，D 称为量化单位。编码：就是用二进制代码来表达量化后的量化电平。量化误差：采样后得到的样值不也许刚好是某个量化基准值，总会有一定的误差，这个误差称为量化误差。15.2.2并行比较型ADC1电路构成由电阻分压器、电压比较器及编码电路构成。电阻分压器：拟定量化电压。电压比较器：用来拟定采样电压的量化。编码器：对比较器的输出进行编码，然后输出二进制代码。2工作原理 提供参照电压由8个大小相等的电阻串联构成电阻分压器，产生不同数值的参照电压，形成共7种量化电平。 进行电压比较，输出数字量7个量化电平分别加在7个电压比较器的反相输入端，模拟输入电压加在比较器的同相输入端。当不小于或等于量化电平时，比较器输出为1，否则输出为0，电压比较器用来完毕对采样电压的量化。 编码比较器的输出送到优先编码器进行编码，得到3位二进制代码。并联型A/D转换器的转换精度重要取决于量化电平的划分，分得越细，精度越高。15.2.3逐位比较型ADC1转换原理逐位比较型A/D转换器的转换原理与天平称物的过程十分相似。假设天平有10 g、5 g、2.5 g、1.25 g和0.625 g五种砝码，欲称一质量为15.76 g的物体，用天平称的过程是将砝码从大到小依次加入并与物重逐次比较：比较成果为物重 砝码重的和，保存加入的这个砝码，记作1。比较成果为物重 ，则将最高位的1保存，反之就清除，使最高位为0。（2）接着控制器将次高位置1，再经D/A转换器变为相应的电压，送到比较器C与采样电压再比较，同样措施来决定该位为1还是0。（3）始终比较到最低位为止。这样，数码寄存器中的数码就是A/D转换后的数码。（解说）（引导学生分析工作原理）（解说）（引导学生参照教材资料）练习1试画出计算机信号解决系统的方框图。阐明各部分的作用。2试简述ADC的工作过程。小结模数转换器有并行比较型ADC和逐位比较型ADC。布置作业P267习题十五15-5，15-6。