第七章 数模和模数转换.ppt

第一页，共二十五页，2022年，8月28日 自然界中存在的物理量大都是模拟量，如温度、时间、角度、速度等。随着数字技术的迅速发展，尤其是计算机的广泛应用，用数字电路处理模拟信号的情况非常普遍。 模拟量转换为数字量—A/D转换（Analog to Digital） 数字量变换为模拟量—D/A转换（Digital to Analog） 衡量A/D和D/A转换器性能的两个主要指标 转换精度 转换速度 1-1导论 第二页，共二十五页，2022年，8月28日 7-2 D/A转换器 D/A转换器是利用电阻网络和模拟开关，将二进制数D 转换为与之成比例的模拟量，n位二进制数D可以写成 : 而输出应当是与输入的数字量成比例的模拟量A A=KD=K K为一个常量，单位为伏特。 电阻解码网络为D/A转换器的主要组成部分。 第三页，共二十五页，2022年，8月28日 一、 权电阻解码网络 D/A转换器权由电阻解码网络\电子开关和运算放大器组成。 Sn-1~S0是n个电子开关，受输入代码d n-1~d 0控制，当该位的值 为“1”时，开关将电阻接至参考电压源VREF；当该位为“0”时， 开关将电阻接地。 D/A转换器是利用电阻网络和模拟开关，将 二进制数D转换为与之成比例的模拟量，n位二进制数D可以写 成 ： 第四页，共二十五页，2022年，8月28日 K为一个常量，单位为伏特。 电阻解码网络为D/A转换器的主要组成部分。 优点：所用的电阻数少； 缺点：阻值分散，集成电路制作困难。 第五页，共二十五页，2022年，8月28日 二、 倒T型电阻解码网络 倒T型电阻网络是集成D/A转换器中采用最多的一种 从每一个节点向左看，等效电阻均为2R，所以 各支路电流如图中所标注，于是输出电压 与权电阻解码网络相比，电阻阻值仅两种，便于集成。 第六页，共二十五页，2022年，8月28日 三、 集成D/A转换器 AD7524 AD7524是CMOS低功耗8位D/A转换器。内部采用倒T型电阻网络结构。 电源VDD为+5V～+15V D0～D7为输入数据 —写入信号 VREF为参考电源 IOUT1和IOUT2是模拟电流输出 使用内部反馈电阻RFB时输出电压： —片选信号 第七页，共二十五页，2022年，8月28日 四、 转换精度与转换速度 转换精度 1 .分辨率—当输入数字量的最低位（LSB）发生变化引起的输出电压的变化量。常用输入数字量的位数表示分辨率 2. 转换误差—转换器实际能达到的转换精度。转换误差用LSB的倍数表示。转换误差分静态误差和动态误差。 转换速度 1．建立时间tset 它是在输入数字量各位由全0变为全1，或由全1变为全0，输出电压达到某一规定值所需要的时间 2．转换速率SR 即输入数字量的各位由全0变为全1，或由全1变为0时，输出电压uo的变化率。这个参数与运算放大器的压摆率类似。 第八页，共二十五页，2022年，8月28日 7-2 A/D转换器 一、A/D转换的一般步骤 A/D转换一般包括采样、保持、量化、编码四个步骤。 采样保持完成对模拟信号时间上的离散化 采样频率的选择应满足 采样定理：fs≥2 fi(max) 第九页，共二十五页，2022年，8月28日 典型的采样保持电路—LF198 第十页，共二十五页，2022年，8月28日 量化与编码的概念 对模拟信号幅值的离散化—量化：用最小数量单位△度量模拟信号。量化单位△，也就是最低有效位（LSB）所代表数值。 ?把量化的结果用代码（二进制码或其他编码）表示出来，称为编码。这些代码就是A/D转换的结果。 量化过程不可避免地会引入误差—量化误差。位数越多，量化误差越小；同时也与量化方法有关。 第十一页，共二十五页，2022年，8月28日 第十二页，共二十五页，2022年，8月28日 第一 6.2.2 A/D转换器的分类 A/D转换器的技术指标—转换精度与转换速度 第十三页，共二十五页，2022年，8月28日 7-3 并行比较型A/D转换器 速度最快； 电路复杂，n位转换器，所用的比较器的个数为2n-1个。 第十四页，共二十五页，2022年，8月28日 ui（VREF） 比较器输出 数字输出 C07 C06 CO5 CO4 CO3 CO2 CO1 D2