ch数—模和模—数转换课件

9.1 D/A转换器转换器9.2 A/D转换器转换器9.1 概述概述下一页下一页上一页上一页章目录章目录9.1 概述概述 将模拟量转换为数字量的装置称为模将模拟量转换为数字量的装置称为模将模拟量转换为数字量的装置称为模将模拟量转换为数字量的装置称为模 数转换数转换数转换数转换器器器器(简称简称简称简称A/DA/D转换器或转换器或转换器或转换器或ADCADC)；将数字量转换为模拟量的装置称为数将数字量转换为模拟量的装置称为数将数字量转换为模拟量的装置称为数将数字量转换为模拟量的装置称为数 模转换模转换模转换模转换器器器器(简称简称简称简称D/AD/A转换器或转换器或转换器或转换器或DACDAC)下一页下一页上一页上一页章目录章目录 将输入的每一位二进制代码按其权的将输入的每一位二进制代码按其权的将输入的每一位二进制代码按其权的将输入的每一位二进制代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将代表各大小转换成相应的模拟量，然后将代表各大小转换成相应的模拟量，然后将代表各大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，位的模拟量相加，位的模拟量相加，位的模拟量相加，所得的总模拟量就与数所得的总模拟量就与数所得的总模拟量就与数所得的总模拟量就与数字量成正比字量成正比字量成正比字量成正比，这样便实现了从数字量到模，这样便实现了从数字量到模，这样便实现了从数字量到模，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。拟量的转换。拟量的转换。拟量的转换。基基基基本本本本原原原原理理理理9.2 D/A转换器转换器下一页下一页上一页上一页章目录章目录D/A转换器的组成：转换器的组成：基准电压电路基准电压电路基准电压电路基准电压电路数码输入电路数码输入电路数码输入电路数码输入电路模拟开关电路模拟开关电路模拟开关电路模拟开关电路解码电路解码电路解码电路解码电路求和电路求和电路求和电路求和电路D/A转换器的分类：转换器的分类：按按按按输入方式分：并行输入和串行输入。输入方式分：并行输入和串行输入。输入方式分：并行输入和串行输入。输入方式分：并行输入和串行输入。按按按按解码电路结构分：权电阻网络、解码电路结构分：权电阻网络、解码电路结构分：权电阻网络、解码电路结构分：权电阻网络、T T型电阻网络、倒型电阻网络、倒型电阻网络、倒型电阻网络、倒T T型电阻网络等。型电阻网络等。型电阻网络等。型电阻网络等。下一页下一页上一页上一页章目录章目录S S1 1S S3 3S S2 2S S0 0R R0 0d d3 3d d2 2d d1 1d d0 00 01 11 10 0V Vo o+-A AR RF F0 00 01 11 1+R R1 1R R2 2R R3 3I I0 0I I1 1I I2 2I I3 3I II IF FR R，求和求和求和求和运算电路运算电路运算电路运算电路T T型电型电型电型电阻网络阻网络阻网络阻网络输入数字量输入数字量D模拟量模拟量模拟量模拟量输出输出输出输出输出的模拟量应正比输出的模拟量应正比于输入的数字量。于输入的数字量。V0=VRD基准电压基准电压基准电压基准电压电子模电子模电子模电子模拟开关拟开关拟开关拟开关权电阻权电阻权电阻权电阻+V VR R9.2.19.2.19.2.19.2.1权电阻型权电阻型权电阻型权电阻型D/AD/AD/AD/A转换器转换器转换器转换器下一页下一页上一页上一页章目录章目录S S1 1S S3 3S S2 2S S0 0R R0 0d d3 3d d2 2d d1 1d d0 00 01 11 10 0V Vo o+-A AR RF F0 00 01 11 1+R R1 1R R2 2R R3 3I I0 0I I1 1I I2 2I I3 3I II IF FR R，+V VR RA AB BC CD D VoRF+R0D+VRRI0显然，显然，下一页下一页上一页上一页章目录章目录9.2.1 9.2.1 权电阻型权电阻型权电阻型权电阻型D/AD/A转换器转换器转换器转换器S S1 1S S3 3S S2 2S S0 0R R0 0d d3 3d d2 2d d1 1d d0 00 01 11 10 0V Vo o+-A AR RF F0 00 01 11 1+R R1 1R R2 2R R3 3I I0 0I I1 1I I2 2I I3 3I II IF FR R，+V VR R下一页下一页上一页上一页章目录章目录S S1 1S S3 3S S2 2S S0 0R R0 0d d3 3d d2 2d d1 1d d0 00 01 11 10 0V Vo o+-A AR RF F0 00 01 11 1+R R1 1R R2 2R R3 3I I0 0I I1 1I I2 2I I3 3I II IF FR R，+V VR R下一页下一页上一页上一页章目录章目录设输入数字（设输入数字（设输入数字（设输入数字（10101010）B B若若若若二进制数为二进制数为二进制数为二进制数为n n位位位位下一页下一页上一页上一页章目录章目录9.2.2 9.2.2 倒倒倒倒T T形电阻网络形电阻网络形电阻网络形电阻网络D/AD/A转换器转换器转换器转换器 为了克服权电阻电路难以保证精度问题，常为了克服权电阻电路难以保证精度问题，常采用倒采用倒T T型电阻网络型电阻网络D/AD/A转换器。转换器。下一页下一页上一页上一页章目录章目录BBAACCDD分分分分别别别别从从从从虚虚虚虚线线线线AAAA、BBBB、CCCC、DDDD处处处处向向向向右右右右看看看看的的的的二二二二端端端端网网网网络络络络等效电阻都是等效电阻都是等效电阻都是等效电阻都是R R。不不不不论论论论模模模模拟拟拟拟开开开开关关关关接接接接到到到到运运运运算算算算放放放放大大大大器器器器的的的的反反反反相相相相输输输输入入入入端端端端（虚虚虚虚地地地地）还还还还是是是是接接接接到到到到地地地地，也也也也就就就就是是是是不不不不论论论论输输输输入入入入数数数数字字字字信信信信号号号号是是是是1 1还还还还是是是是0 0，各各各各支路的电流不变。支路的电流不变。支路的电流不变。支路的电流不变。下一页下一页上一页上一页章目录章目录下一页下一页上一页上一页章目录章目录若若若若二进制数为二进制数为二进制数为二进制数为n n位位位位下一页下一页上一页上一页章目录章目录常用的数模转换器常用的数模转换器常用的数模转换器常用的数模转换器AD7520AD7520芯片介绍芯片介绍芯片介绍芯片介绍(1)管脚管脚图图UDDRFURAD7520161514131211109d9d8d7d6d512345678GNDIo1Io2d0d1d2d3d4(2)典型接法典型接法UDDRFURAD752016151412345613Io1Io2d0d1d2d9uo+下一页下一页上一页上一页章目录章目录下一页下一页上一页上一页章目录章目录9.2.4 D/A转换器的主要技术指标转换器的主要技术指标 指最小输出电压指最小输出电压指最小输出电压指最小输出电压(对应的输入二进制为对应的输入二进制为1)和最大输出电压和最大输出电压和最大输出电压和最大输出电压(对应的输入二进制所有位全为对应的输入二进制所有位全为1)之比。之比。之比。之比。1.1.分辨率分辨率 2.2.2.2.精度精度精度精度（1 1 1 1）非线性误差非线性误差非线性误差非线性误差,（2 2）比例系数误差）比例系数误差）比例系数误差）比例系数误差,(,(3 3 3 3）失调误）失调误）失调误）失调误差差差差3.3.3.3.输出电压输出电压输出电压输出电压(电流电流电流电流 )的建立时间的建立时间的建立时间的建立时间例例例例:十位十位十位十位D/AD/AD/AD/A转换器转换器转换器转换器 的分辨率为的分辨率为的分辨率为的分辨率为 从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值所从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值所从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值所从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值所需时间需时间需时间需时间.有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。通常通常通常通常D/AD/A转换器的建立时间不大于转换器的建立时间不大于转换器的建立时间不大于转换器的建立时间不大于1 1 S S。分辨率分辨率=指输出模拟电压的实际值与理想值之差，即最大静态转指输出模拟电压的实际值与理想值之差，即最大静态转换误差。换误差。下一页下一页上一页上一页章目录章目录模模模模拟拟拟拟电电电电子子子子开开开开关关关关S S在在在在采采采采样样样样脉脉脉脉冲冲冲冲CPCPS S的的的的控控控控制制制制下下下下重重重重复复复复接接接接通通通通、断断断断开开开开的的的的过过过过程程程程。S S接接接接通通通通时时时时，u ui i(t t)对对对对C C充充充充电电电电，为为为为采采采采样样样样过过过过程程程程；S S断断断断开开开开时时时时，C C上上上上的的的的电电电电压压压压保保保保持持持持不不不不变变变变，为为为为保保保保持持持持过过过过程程程程。在在在在保保保保持持持持过过过过程程程程中中中中，采采采采样样样样的的的的模模模模拟拟拟拟电压经数字化编码电路转换成一组电压经数字化编码电路转换成一组电压经数字化编码电路转换成一组电压经数字化编码电路转换成一组n n位的二进制数输出。位的二进制数输出。位的二进制数输出。位的二进制数输出。一、一、一、一、A/DA/D转换器的基本原理转换器的基本原理转换器的基本原理转换器的基本原理9.3 A/D转换器转换器下一页下一页上一页上一页章目录章目录采采样样采采样样采采样样保保持持保保持持保保持持采采样样采采样样保保持持保保持持uouitt 为减小采样信号的失为减小采样信号的失真，采样开关真，采样开关S S的控制信的控制信号号CPsCPs的频率的频率f fs s必须满足必须满足f fs s22f fimaximax。(f fimaximax 为输入为输入电压频谱中的最高频率电压频谱中的最高频率)下一页下一页上一页上一页章目录章目录二、二、二、二、并联比较型并联比较型并联比较型并联比较型A/DA/D转换器转换器转换器转换器1 1、电路、原理、电路、原理、电路、原理、电路、原理分压器分压器比较器比较器寄存器寄存器 编码器编码器0uiVR/15时时，7个个比比较较器器输输出出全全为为0，CP到到来来后后，7个个触触发发器器都都置置0。经经编编码码器器编编码码后后输输出出的的二二进进制制代代码码为为D2D1D0000。VR/15ui3VR/15时时，7个个比比较较器器中中只只有有C1输输出出为为1，CP到到来来后后，只只有有触触发发器器F1置置1，其其余余触触发发器器仍仍为为0。经经编编码码器器编编码码后后输输 出出 的的 二二 进进 制制 代代 码码 为为D2D1D0=001。下一页下一页上一页上一页章目录章目录下一页下一页上一页上一页章目录章目录2、主要特点、主要特点1 1）转换精度）转换精度）转换精度）转换精度:由量化电平的划分决定。分得越细，精度越高。由量化电平的划分决定。分得越细，精度越高。由量化电平的划分决定。分得越细，精度越高。由量化电平的划分决定。分得越细，精度越高。2 2）转换速度快）转换速度快）转换速度快）转换速度快 这是并联比较型这是并联比较型这是并联比较型这是并联比较型A/DA/D转换器的转换器的转换器的转换器的最大优点。最大优点。最大优点。最大优点。3 3）需要很多电压比较器和触发器，使电路庞大。）需要很多电压比较器和触发器，使电路庞大。）需要很多电压比较器和触发器，使电路庞大。）需要很多电压比较器和触发器，使电路庞大。下一页下一页上一页上一页章目录章目录三、逐次逼近式三、逐次逼近式A/D转换器转换器 其工作原理可用天平秤重过程作比喻来说明。其工作原理可用天平秤重过程作比喻来说明。其工作原理可用天平秤重过程作比喻来说明。其工作原理可用天平秤重过程作比喻来说明。若有四个砝码共重若有四个砝码共重若有四个砝码共重若有四个砝码共重1515克，每个重量分别为克，每个重量分别为克，每个重量分别为克，每个重量分别为8 8、4 4、2 2、1 1克。设待秤重量克。设待秤重量克。设待秤重量克。设待秤重量WxWx=13=13克，可以用下表步骤来秤克，可以用下表步骤来秤克，可以用下表步骤来秤克，可以用下表步骤来秤量：量：量：量：2 28 g+4 g3 38 g+4 g+2 g4 48 g+4 g+1 g 1 18 g8g 13g，12g 13g，13g 13g，8 g8 g12 g12 g12 g12 g13g暂时结果暂时结果砝砝 码码 重重比比 较较 判判 断断顺顺 序序保留保留保留保留保留保留保留保留撤去撤去撤去撤去保留保留保留保留下一页下一页上一页上一页章目录章目录 逐次渐近型逐次渐近型逐次渐近型逐次渐近型A/DA/D转换器转换器转换器转换器的的的的转换速度转换速度转换速度转换速度比并联比较比并联比较比并联比较比并联比较型低。在输出位数较多时，它的型低。在输出位数较多时，它的型低。在输出位数较多时，它的型低。在输出位数较多时，它的电路规模电路规模电路规模电路规模比并联比比并联比比并联比比并联比较型小得多。是目前用的最多的一种较型小得多。是目前用的最多的一种较型小得多。是目前用的最多的一种较型小得多。是目前用的最多的一种A/DA/D转换器转换器转换器转换器。下一页下一页上一页上一页章目录章目录下一页下一页上一页上一页章目录章目录移位寄存器输出波形移位寄存器输出波形移位寄存器输出波形移位寄存器输出波形下一页下一页上一页上一页章目录章目录 四、双积分式四、双积分式A/D转换器转换器积分器积分器Qn=0时，时，S1接接A点，点，Qn=1时，时，S1接接B点。点。过零比过零比较器较器时钟控时钟控制门制门计数器计数器优点：工作性能优点：工作性能优点：工作性能优点：工作性能稳定、抗干扰能稳定、抗干扰能稳定、抗干扰能稳定、抗干扰能力强。力强。力强。力强。缺点：工作速度缺点：工作速度缺点：工作速度缺点：工作速度慢。慢。慢。慢。下一页下一页上一页上一页章目录章目录下一页下一页上一页上一页章目录章目录下一页下一页上一页上一页章目录章目录下一页下一页上一页上一页章目录章目录五、五、A/D 变换器的主要技术指标变换器的主要技术指标1.分辨率分辨率 以输出二进制数的位数表示分辨率。位数越多，以输出二进制数的位数表示分辨率。位数越多，误差越小，转换精度越高。误差越小，转换精度越高。2.转换速度转换速度 取决于电路的类型取决于电路的类型。并联比较型最快，逐次逼。并联比较型最快，逐次逼近型次之，双积分式近型次之，双积分式A/DA/D转换器最低。转换器最低。3.相对精度相对精度 实际转换值和理想特性之间的最大偏差。实际转换值和理想特性之间的最大偏差。并联比较型精度较低，逐次逼近型精度较高。并联比较型精度较低，逐次逼近型精度较高。下一页下一页上一页上一页章目录章目录小小结结教材上教材上 P224.