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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,数字电子技术基础,第五版,数字电子技术基础,（第五版）,教学课件,清华大学 阎石 王红,联系地址：清华大学 自动化系,邮政编码：,100084,电子信箱：,wang_hong,联系电话,：,(010)62792973,第十一章 数,-,模（,D/A,）和模,-,数（,A/D,）转换,11.1,概述,一、用途及要求,传感器,放大器,A/D,转换,微型计算机,控制,对象,D/A,转换,温度,时间,！精度,！速度,电加热炉,热电偶,执行机构,三、分类,11.2 D/A,转换器,D,111101,D/A,A(,电压 或 电流,),？,11.2.1,权电阻网络,D/A,转换器,一、电路结构和工作原理,优缺点：,1.,优点：简单,2.,缺点：电阻值相差大，难于保证精度，且大电阻不宜于集成在,IC,内部,11.2.2,倒,T,形电阻网络,DAC,希望用较少类型的电阻，仍然能得到一系列权电流,R,R,R,R,11.2.6,具有双极性输出的,DAC,当输入数字量有,极性时，,希望输出的模拟电压也对应为,。,一、原理,例：输入为,3,位二进制补码。最高位为符号位，正数为,0,，负数为,1,补码输入,对应的,十进制,要求的,输出,D2 D1 D0,0,1,1,+3,+3V,0,1,0,+2,+2V,0,0,1,+1,+1V,0,0,0,0,0V,1,1,1,-1,-1V,1,1,0,-2,-2V,1,0,1,-3,-3V,1,0,0,-4,-4V,原码输入,对应的,输出,偏移后,的输出,D2 D1 D0,1,1,1,+7V,+3V,1,1,0,+6V,+2V,1,0,1,+5V,+1V,1,0,0,+4V,0V,0,1,1,+3V,-1V,0,1,0,+2V,-2V,0,0,1,+1V,-3V,0,0,0,0V,-4V,补码输入,对应的,十进制,要求的,输出,D2 D1 D0,0,1,1,+3,+3V,0,1,0,+2,+2V,0,0,1,+1,+1V,0,0,0,0,0V,1,1,1,-1,-1V,1,1,0,-2,-2V,1,0,1,-3,-3V,1,0,0,-4,-4V,D/A,*将符号位反相后接至高位输入*将输出偏移使输入为,100,时，输出为,0,1,二、电路实现,*将符号位反相后接至高位输入*将输出偏移使输入为,100,时，输出为,0,11.2.7 DAC,的转换精度与速度,一、转换精度,分辨率（理论精度）,用输入数字量的二进制数码位数给出,n,位,DAC,应能输出,0 2,n-1,个不同的等级电压，区分出输入的,000,到,111,，,2,n-1,个不同状态,2.,转换误差（实际精度）,用最低有效位的倍数来表示,有时也用绝对误差与输出电压满刻度的百分数来表示,二、误差分析,D,111101,A/D,A(,电压 或 电流,),？,11.3 A/D,转换器,11.3.1 A/D,转换的基本原理,输入连续变化电压，输出为不连,续的数字量,二、量化和编码,量化：将采样电压表示为最小数量单位（,）的整数倍,编码：将量化的结果用代码表示出来（二进制，二,-,十进制）,量化误差：当采样电压不能被,整除时，将引入量化误差,11.3.2,抽样保持电路,！加大输入电阻,！减小输出电阻,！,Av=1,11.3.3,并联比较型,A/D,转换器,并联比较型,量化,输入,量化,编码,111,110,101,100,011,010,001,000,2,、特点,*快，,CLK,触发信号到达到输出稳定建立只需几十纳秒,*,精度，受参考电压、分压网络等因素影响,*有存储器，不需要,S/H,电路,*电路规模，,n,位需要,2,n,-1,比较器，触发器,11.3.4,反馈比较型,A/D,转换器,计数型,基本原理：取一个“,D”,加到,DAC,上，得到模拟输出电压，将该值与输入电压比较，如两者不等，则调整,D,的大小，到相等为止，则,D,为所求值,！简单,！慢,2,、逐次渐近型,！电路不太复杂,！较快,1 0 0 0 0,3,位：,5,个,CLK,N,位,: ( n,+2),个,CLK,11.3.5,双积分型,A/D,转换器,双积分型（,V-T,变换型）,先将,V,转换成与之成正比的时间宽度信号，然后在这个时间,内用固定频率脉冲计数,电路实现,11.3.6 V-F,变换型,A/D,转换器,11.3.7 ADC,的转换速度与转换精度,一、速度取决于电路结构类型,并联比较型：,1,微秒,逐次渐近型：,10100,微秒,/,次,双积分型：几十毫秒,/,次,二、转换精度,1.,分辨率：以输出二进制或十进制的位数表示，说明,A/D,转换器对输入信号的分辨能力。,2.,转换误差：通常以输出误差最大值的形式给出，表示实际输出的数字量和理论上应有的输出数字量之间的差别。,
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