第6章-数模拟量和数字量课件

第6章上页下页返回 6.1.1 T6.1.1 T6.1.1 T6.1.1 T型电阻网络型电阻网络型电阻网络型电阻网络D/AD/AD/AD/A转换器转换器转换器转换器6.1 6.1 6.1 6.1 数数数数/模模模模(D/A)(D/A)(D/A)(D/A)转换器转换器转换器转换器6.1.2 6.1.2 6.1.2 6.1.2 集成集成集成集成D/AD/AD/AD/A转换器举例转换器举例转换器举例转换器举例1第6章上页下页返回 6.1.1 T型电阻网络D/A转换器D/A的组成框图上页下页第6章返回电电电电 子子子子 开开开开 关关关关电电电电 阻阻阻阻 网网网网 络络络络输入寄存器输入寄存器输入寄存器输入寄存器基基基基 准准准准 电电电电 压压压压求求求求 和和和和 放放放放 大大大大6.1.16.1.16.1.16.1.1 T T T T型电阻网络型电阻网络型电阻网络型电阻网络D/AD/AD/AD/A转换器转换器转换器转换器模拟量输出模拟量输出数字量输入数字量输入能将数字量转换为模拟量的装置称为能将数字量转换为模拟量的装置称为D/A转换器转换器2D/A的组成框图上页下页第6章返回翻页电 子 开 关电 阻 T T T T型电阻网络型电阻网络型电阻网络型电阻网络D/AD/AD/AD/A转换器转换器转换器转换器 梯形电阻网络梯形电阻网络A、B、C、D任意一点，其右任意一点，其右边的电阻网络等效电边的电阻网络等效电阻均等于阻均等于R 。S S为电子开关。为电子开关。当当 D=0时时 S 接地；当接地；当 D=1时时 S 接接“地地”（虚地）（虚地）。基准电源基准电源并行数字输入并行数字输入上页下页第6章电电子子开开关关模拟信号输出模拟信号输出RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIRfUO8ABCDIo1Io2+_返回3 T型电阻网络D/A转换器 梯形电阻网络A、B、C、RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIUO8ABCDIo1Io2_+当当 D=0 D=0时时S S 接地；当接地；当 D=1 D=1时时S S 接接“地地”（虚地），（虚地），T T型电阻网络的等效电路型电阻网络的等效电路即不论模拟开关接到左边还是右边，电阻2R一端总是零电位。其等效电路如图：第6章上页下页RRUREFII=UREFR 梯形电阻网络A、B、C、D任意一点，其右边的电阻网络等效电阻均等于R。返回4RRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3DI=UREFR 上页下页第6章RRR2R2R2R2RI0I1I2I3UREFIABCDI0I1I2I32RRRR2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIRfU08ABCDIo1Io2+_Io1 =I3I2I1I0+=（D3 23+D2 22+D12124I+D020）U0=Rf I01=（D3 23+D2 22+D12124Rf I+D020）U0=(D3 23+D2 22+D121+D020)UREF Rf24 RU0=(Dn-1 2n-1+Dn-2 2n-2+D121+D020)UREF Rf2n R返回5I=UREFR 上页下页第6章翻页RRR2R2R2R2上页下页第6章 D/AD/A的主要技术参数的主要技术参数 是指最小输出电压（是指最小输出电压（对应的输入二进制数为对应的输入二进制数为1 1 ）与最大输）与最大输出电压出电压(对应的输入二进制数的所有位全为对应的输入二进制数的所有位全为1 1)之比。之比。例如十位数模转换器的分辨率为：例如十位数模转换器的分辨率为：表示实际输出的电压值与理想的输出电压值之间的差别。表示实际输出的电压值与理想的输出电压值之间的差别。从数码输入到模拟电压稳定输出间的时间称为转换速度。从数码输入到模拟电压稳定输出间的时间称为转换速度。分分 辨辨 率率:转换精度转换精度：转换速度转换速度：返回6上页下页第6章 D/A的主要技术参数 是指最小输出电压（对 CC7520 7520 外部引脚图外部引脚图上页下页第6章 CC7520 D/A转换器转换器 CC7520是10位CMOS电流开关型D/A转换器，其结构简单，通用性好。片内只含倒T型电阻网络、电子开关和反馈电阻RF，应用时外部要接参考电压源和运算放大器。Iout1、Iout2：电流输出端电流输出端RF：反馈信号输入端：反馈信号输入端UDD：电源输入端，电源输入端，5 10VGND：接地端接地端UREF：基准电源，基准电源，10V +10V引脚功能引脚功能D9D0：数字信号输入端：数字信号输入端Iout1Iout2GNDD9D8D7D6D5D4D3D2D1D0UDDUREFRF123456781615141312111096.1.2 6.1.2 6.1.2 6.1.2 集成集成集成集成D/AD/AD/AD/A转换器举例转换器举例转换器举例转换器举例返回7 CC7520 外部引脚图上页下页第6章翻页 CC7520 上页下页第6章 CC7520 D/A转换器应用电路转换器应用电路12341615141312CC7520D0D1D9UREFUDD+_U0U0=(D9 29+D8 28+D121+D020)UREF 210 返回8上页下页第6章翻页 CC7520 D/A转换器应用电路123应用举例：应用举例：程控三角波程控三角波/方波发生器方波发生器D8D7D0+_U01123416151413CC752056D9_+UREF+15VU02A1A2UO2UO1第6章上页下页返回1kR1R2CDZ10k20k9应用举例：程控三角波/方波发生器D8D7D0+_U0第6章上页下页返回 6.2.1 6.2.1 6.2.1 6.2.1 逐次逼近型逐次逼近型逐次逼近型逐次逼近型A/DA/DA/DA/D转换器转换器转换器转换器6.2 6.2 6.2 6.2 模模模模/数数数数(A/D)(A/D)(A/D)(A/D)转换器转换器转换器转换器*6.2.2*6.2.2*6.2.2*6.2.2 双积分型双积分型双积分型双积分型A/DA/DA/DA/D转换器转换器转换器转换器概述概述概述概述10第6章上页下页返回 6.2.1 逐次逼近型A/D转换器6上页下页第6章返回 A/D 转换器的作用是将输入的模拟电压数字化。直接转换器：主要分为 两大类：间接转换器：逐次逼近型、并联比较型等单积分型、双积分型等概述：概述：概述：概述：能将模拟量转换为数字量的装置称为能将模拟量转换为数字量的装置称为A/D转换器转换器11上页下页第6章返回翻页 A/D 转换器的作用是将6.2.16.2.1 逐次逼近型逐次逼近型逐次逼近型逐次逼近型A/DA/D转换器转换器转换器转换器上页下页第6章返回 结果表示结果表示 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15克，每个重量分别为克，每个重量分别为8、4、2、1克。设待秤重量克。设待秤重量Wx=13克，可以用下表步骤来秤克，可以用下表步骤来秤量：量：126.2.1 逐次逼近型A/D转换器上页下页第6章返回翻页 结逐次逼近型逐次逼近型A/D转换器原理框图转换器原理框图上页下页第6章返回电电压压比比较较器器输出数字量输出数字量模拟信号输入模拟信号输入参考电压参考电压逐次逼逐次逼近寄存器近寄存器D/A 转换器转换器节节拍拍脉脉冲冲发发生生器器输输 出出 寄存器寄存器CP13逐次逼近型A/D转换器原理框图上页下页第6章返回翻页电输出数四四位位D/A转转换换器器1D QCD QCD QCD QC+C4C3C2C1C0SDJKRDCQ0SDJKRDCQ1SDJKRDCQ2SDJKRDCQ3+Ui=5.52V比较器节节拍拍脉脉冲冲发发生生器器时钟脉冲数码寄存器d3d2d1d0上页下页第6章返回逐次比较寄存器U0U+U+JKU0=(d323+d222+d121+d020)24URCC0C2C1C3C40 01 1000UR=8VU0=4V1 10 00 00 00 00 010 01 11 11 10 01 11 1U0=5VU0=6V0 01 1U0=5.5V四位逐次逼近型四位逐次逼近型A/DA/D转换器转换器D/A14四1DQCDQCDQCDQC+C4SDKRDCQ0SDKRD顺序顺序d3 d2 d1 d0UA/V比较比较该位该位1 1的去留的去留11 1 0 0 0 0 0 04UAUI1 1 0 0 1 1 0 035UAUI1 1 0 0 1 1 1 145.5UAUI留留去去留留留留UA逼近逼近UI的波形的波形四位逐次逼近型四位逐次逼近型ADC的的转换过程转换过程UA逼近逼近U1的波形的波形上页下页第6章5.52O512346UA/V2341脉冲顺序返回15顺序d3 d2 d1 d0UA/V比较该位111 ADC0809ADC0809八位八位八位八位A/DA/D转转转转换器换器换器换器上页第6章返回下页16 ADC0809八位A/D转换器上页第6章返回下页翻页16IN0 IN7：八通道模拟量输入端：八通道模拟量输入端D0 D7：八位数字信号输出端：八位数字信号输出端A B C：通道选择地址线输入端：通道选择地址线输入端ALEALE：地址锁存信号输入：地址锁存信号输入端端EOUT：为输出允许：为输出允许端端CLOCK：外部时钟脉冲输入端外部时钟脉冲输入端EOCEOC：为转换结束信号：为转换结束信号端端START：为启动信号输入：为启动信号输入端端UDD：电源端，电源端，UDD=5VGND：接：接地端地端 UR(+)、UR(-)：正、负参考电压：正、负参考电压输输入入端端 ADC 0809ADC 0809管脚分布图管脚分布图管脚分布图管脚分布图上页第6章返回下页17IN0 IN7：八通道模拟量输入端D0 D7：八位数上页下页返回第6章*6.2.2*6.2.2 双积分型双积分型双积分型双积分型A/DA/D转换器转换器转换器转换器 双积分型A/D转换器属于电压时间变换的间接A/D转换器。基本原理是将一段时间内的输入模拟电压 Ui 和参考电压UR 通过两次积分，变换成与输入电压平均值成正比的时间间隔，再变换成正比于输入模拟信号的数字量。18上页下页返回翻页第6章*6.2.2 双积分型A/D转换器 上页下页返回第6章UiURABS1RS2Cuo积分器比较器CP数字量输出数字量输出_+计数器控制逻辑电路_+&脉冲发生器+A1A2双积分型A/D转换器原理图19上页下页返回翻页第6章UiURABS1RS2Cuo积分器比上页下页返回第6章URUiABS1RS2Cuo积分器比较器CP数字量输出数字量输出_+计数器控制逻辑电路_+&脉冲发生器+A1A2 1.定时采样阶段：定时采样阶段：S1合向A侧，从0开始对Ui积分。A/D转换器的工作波形转换器的工作波形CPuottt000UPT1T2Dout定时定时定压定压20上页下页返回翻页第6章URUiABS1RS2Cuo积分器比上页下页返回第6章URUiABS1RS2Cuo积分器比较器CP数字量输出数字量输出_+计数器控制逻辑电路_+&脉冲发生器+A1A2 t=T1 时，S1合向B侧，停止采样。t=T1积分器输出为A/D转换器的工作波形转换器的工作波形UP=-RCT1Ui=-RCTCUi2nCPuottt000UPT1T2Dout定时定时定压定压21上页下页返回翻页第6章URUiABS1RS2Cuo积分器比上页下页返回第6章URUiABS1RS2Cuo积分器比较器CP数字量输出数字量输出_+计数器控制逻辑电路_+&脉冲发生器+A1A2 2.比较读数阶段：比较读数阶段：t T1时，时，积分器的输出电压UPuo=-RC1（U R）tT1dtDout=2nU RUiCPuottt000UPT1T2Dout定时定时定压定压22上页下页返回翻页第6章URUiABS1RS2Cuo积分器比模数转换器的主要技术指标模数转换器的主要技术指标模数转换器的主要技术指标模数转换器的主要技术指标分分 辨辨 率率 以输出二进制的位数表示分辨率以输出二进制的位数表示分辨率。位数越多,误差越小,转换精度越高。转换速度转换速度 它是指完成一次转换所需的时间。它是指完成一次转换所需的时间。转换时间是指从接到转换控制信号开始到输出端得到稳定的数字输出信号所经过的这段时间。相对精度相对精度 它是指实际的各个转换点偏离理想特性的误差它是指实际的各个转换点偏离理想特性的误差。在理想情况下，所有的转换点应当在一条直线上。上页第6章返回下页23模数转换器的主要技术指标分 辨 率 以输出二进制的第6章上页下页返回 6.3.16.3.1 模拟开关模拟开关*6.36.3 模拟开关和采样模拟开关和采样模拟开关和采样模拟开关和采样-保持电路保持电路保持电路保持电路6.3.26.3.2 采样采样-保持保持（S/HS/H）电路电路24第6章上页下页返回 6.3.1 模拟开关*6.3 模拟开第6章上页下页返回 6.3.16.3.1 模拟开关模拟开关模拟开关模拟开关 模拟开关用于传输模拟信号，它主要由控制电模拟开关用于传输模拟信号，它主要由控制电路和开关电路两部分组成。路和开关电路两部分组成。主要介绍由主要介绍由CMOS传输门构成的模拟开关和集传输门构成的模拟开关和集成多路模拟开关。成多路模拟开关。构成方式：双极型晶体管电路构成方式：双极型晶体管电路MOS场效应晶体管场效应晶体管25第6章上页下页返回翻页 6.3.1 模拟开关 第6章上页下页返回UiUoCPCPT1T2CPUoUiCPTGCMOS传输门传输门电电路路图图形形符符号号模拟开关模拟开关UoUiTG1DDUiUo26第6章上页下页返回翻页UiUoCPCPT1T2CPUoUiC第6章上页下页返回 CC4051CC4051模拟开关模拟开关模拟开关模拟开关CBA30UDD123456781615141312111091246COMMON75INHUEEUSSCC4051ABCINH电平转换电路译译 码码 电电 路路12345670输出输出COMMON27第6章上页下页返回翻页 CC4051模拟开关CBA30UD第6章上页下页返回6.3.26.3.2 采样采样采样采样-保持保持保持保持（S/HS/HS/HS/H）电路电路电路电路uoA2CuiA1uc（t）（t）（t）输入缓冲输入缓冲 放大器放大器模拟开关模拟开关 输出缓冲输出缓冲 放大器放大器保持电容保持电容28第6章上页下页返回翻页6.3.2 采样-保持（S/H）电路u第6章上页下页返回采样采样-保持电路波形图保持电路波形图采采样样采采样样采采样样保保持持保保持持uiucuo（t）（t）（t）000ttt29第6章上页下页返回采样-保持电路波形图采样采样采样保持保持u数码显示电路计算机系统A/D转换电路模拟开关放大滤波电路*6.4 6.4 6.4 6.4 非电量测量系统举例非电量测量系统举例非电量测量系统举例非电量测量系统举例上页返回温度测量系统原理框图：温度信号1温度信号2信号采集电路说明说明：一般A/D转换后的数字信号直接送给计算机系统处理、显示、传输、打印和实现各种控制功能。本例中，用数码显示电路替代微机。第6章30数码显计算机A/D转模拟放大滤*6.4 非电量测量系统举例上精品课件精品课件！31精品课件！31精品课件精品课件！32精品课件！32作 业P 40723.1.4 23.1.7 23.2.2上页返回第6章33作 业P 407本章结束上页返回第6章33