第
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 30

第 7 章 PowerPoint PPT Presentation


  • 96 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

第 7 章. 第 7 章 数 / 模与模 / 数转换器. 7.1 数 / 模 (D/A) 转换器. 7.2 模 / 数 (A/D) 转换器. 7.3 模拟开关与采样 - 保持 ( S/H ) 电路. 上页. 下页. 返回. 第 7 章. 7.1 数 / 模 ( D/A ) 转换器. 7.1.1 T 型电阻网络 D/A 转换器. 7.1.2 集成 D/A 转换器举例. 上页. 下页. 返回. 第 7 章. 基 准 电 压. 输入寄存器. 电 子 开 关. 电 阻 网 络. 求 和 放 大. 7.1.1 T 型电阻网络 D/A 转换器.

Download Presentation

第 7 章

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


7

第7章

第7章 数/模与模/数转换器

7.1数/模(D/A)转换器

7.2 模/数(A/D)转换器

7.3模拟开关与采样-保持(S/H)电路

上页

下页

返回


7

第7章

7.1数/模(D/A)转换器

7.1.1T型电阻网络D/A转换器

7.1.2集成D/A转换器举例

上页

下页

返回


7

第7章

基 准 电 压

输入寄存器

电 子 开 关

电 阻 网 络

求 和 放 大

7.1.1T型电阻网络D/A转换器

D/A的组成框图

模拟量输出

数字量输入

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

基准电源

R

R

R

A

B

C

D

UREF

I3

I2

I1

I0

I

2R

2R

2R

2R

2R

Rf

S2

S0

S3

S1

电子开关

8

UO

Io1

_

Io2

+

D3

D2

D1

D0

+

T型电阻网络D/A转换器

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。

模拟信号输出

并行数字输入

S为电子开关。

当 D=0时 S接地;当 D=1时 S接“地”(虚地)。

上页

下页

返回

翻页


7

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。

R

R

R

A

B

C

D

UREF

I3

I2

I1

I0

I

2R

2R

2R

2R

2R

_

+

S2

S0

S3

S1

+

I

8

UO

UREF

Io1

I

=

UREF

R

R

Io2

D3

D2

D1

D0

第7章

T型电阻网络的等效电路

R

当 D=0时S 接地;当 D=1时S 接“地”(虚地),

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:

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

UREF

I

=

UREF Rf

UREF Rf

R

UO= – (Dn-1 2n-1+Dn-2 2n-2+…+D121+D020)

UO= – (D3 23+D2 22+D121+D020)

2n R

24 R

I

R

R

R

UREF

A

B

C

D

I0

R

R

R

Io1

A

B

C

D

=

I3

I2

I1

I0

+

+

+

=

24

(D3 23 +D2 22 + D121

+ D020

UREF

I3

I2

I1

I0

I

I

I3

I3

I2

I1

I1

I0

I2

2R

2R

2R

2R

2R

Rf I

2R

2R

2R

2R

= –

(D3 23 +D2 22 + D121

+ D020

Rf

24

S2

S0

S3

S1

8

UO

Io1

_

Io2

+

D3

D2

D1

D0

+

UO= –Rf I01

2R

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

1

≈0.001

210-1

D/A的主要技术参数

※ 分 辨 率:

是指最小输出电压( 对应的输入二进制数为1)与最大输出电压(对应的输入二进制数的所有位全为1)之比。

分辨率=1/(2n-1)

例如十位数模转换器的分辨率为:

※ 转换精度:

表示实际输出的电压值与理想的输出电压值之间的差别。

※ 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。

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

Iout1

Iout2

GND

D9

D8

RF

16

1

D7

UREF

15

2

D6

3

UDD

14

D5

D0

4

13

12

D1

5

D2

11

6

D3

10

7

8

D4

9

7.1.2集成D/A转换器举例

CC7520 D/A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。

引脚功能

Iout1、Iout2:电流输出端

GND:接地端

D9~D0:数字信号输入端

UDD:电源输入端,5 ~ 10V

UREF:基准电源,–10V ~ +10V

RF:反馈信号输入端

CC7520 外部引脚图

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

UREF

UDD

15

14

D0

16

13

12

D1

CC7520

1

UREF

U0

UO= – (D9 29+D8 28+…+D121+D020)

……

210

D9

2

4

3

_

+

+

CC7520 D/A转换器应用电路

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

U02

_

+

A2

+

UREF

+15V

15

14

4

16

D9

D8

5

6

CC7520

1

D7

A1

……

U01

2

D0

13

3

_

+

+

程控三角波/方波发生器

10k

1k

UO2

DZ

C

R2

20k

R1

UO1

上页

下页

返回

本节结束


7

第7章

7.2模/数(A/D)转换器

概述

7.2.1 逐次逼近型A/D转换器

*7.2.2 双积分型A/D转换器

上页

下页

返回


7

第7章

主要分为

两大类:

概述:

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:

逐次逼近型、并联比较型等

间接转换器:

单积分型、双积分型等

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

7.2.1逐次逼近型A/D转换器

逐次逼近的基本思想:类似于用天平称物

结果表示

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

输出数字量

输 出

寄存器

模拟信号输入

CP

D/A

转换器

参考电压

逐次逼

近寄存器

逐次逼近型A/D转换器原理框图

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

1

0

1

1

Q

Q

Q

Q

D

D

D

D

SD

J

Q0

C

C

C

C

C

UR

K

U0= (d323+d222+d121+d020)

RD

24

SD

J

Q1

C

0

K

RD

1

0

U+

SD

J

Q2

0

0

C

0

1

1

0

K

RD

1

C

SD

J

C0

Q3

C1

C

K

C2

RD

C3

C4

d1

d3

d2

d0

逐次比较寄存器

数码寄存器

UR=8V

0

C4

C3

C2

C1

C0

0

D/A

U0=4V

时钟

脉冲

U0=5.5V

U0=6V

U0=5V

比较器

1

0

D/A

U0

0

U+

1

+

+

1

0

Ui=5.52V

J

K

四位逐次逼近型A/D转换器

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

UA/V

6

5

该位1

的去留

顺序

4

d3 d2 d1 d0

比较

UA/V

3

2

1

脉冲

顺序

O

1

2

3

4

四位逐次逼近型ADC的转换过程

5.52

1

1000

4

UA<UI

UA逼近UI的波形

2

UA>UI

1100

6

3

1010

5

UA<UI

4

1011

5.5

UA≈UI

UA逼近U1的波形

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

D0 ~ D7:八位数字信号输出端

UCC:电源端, UCC=5V

AGND:模拟地端

DGND:数字地端

CLKIN:外部时钟脉冲输入端

CLKR:内部时钟脉冲端

INTR:输出控制端

RD:读出端,低电平有效

WD:写入端,低电平有效

CS:片选信号,低电平有效

集成A/D芯片

ADC0801各管脚功能:

UIN(+)、UIN(-):模拟量输入端

ADC0801外引脚图

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

*7.2.2双积分型A/D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。

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

&

S2

脉冲

发生器

C

A

Ui

R

S1

_

-UR

A1

_

B

+

uo

+

A2

+

+

积分器

CP

比较器

计数器

数字量输出

双积分型A/D转换器原理图

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

S2

uo

脉冲

发生器

T1

T2

C

0

t

A

Ui

R

S1

_

-UR

A1

UP

B

_

+

uo

A2

+

+

积分器

CP

+

CP

比较器

t

计数器

&

0

数字量输出

Dout

t

0

1.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

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

S2

uo

脉冲

发生器

T1

T2

C

0

t

A

Ui

R

S1

_

-UR

A1

UP

B

_

+

uo

A2

+

+

积分器

CP

+

CP

比较器

t

计数器

&

0

数字量输出

Dout

t

T1

TC

2n

0

-

-

UP

Ui

Ui

=

=

RC

RC

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

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

S2

uo

脉冲

发生器

T1

T2

C

0

t

A

Ui

R

S1

_

-UR

A1

UP

B

_

+

uo

A2

+

+

积分器

CP

+

CP

比较器

t

计数器

&

0

数字量输出

Dout

2n

t

Dout

=

1

t

Ui

-

uo =

dt

0

(–U R)

UP

U R

RC

T1

2.比较读数阶段:

t≥ T1时,积分器的输出电压

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

模数转换器的主要技术指标

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

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

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。

本节结束

上页

下页

返回


7

第7章

*7.3模拟开关和采样-保持电路

7.3.1模拟开关

7.3.2采样-保持(S/H)电路

上页

下页

返回


7

第7章

7.3.1模拟开关

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。

构成方式:双极型晶体管电路

MOS场效应晶体管

主要介绍由CMOS传输门构成的模拟开关和集成多路模拟开关。

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

CP

CP

T1

Ui

Uo

TG

Ui

Uo

Uo

Ui

TG

UDD

T2

D

CP

1

CP

Uo

Ui

D

CMOS传输门

模拟开关

电路

图形符号

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

0

1

2

输出

3

UDD

4

4

16

1

COMMON

5

2

6

15

2

6

1

COMMON

3

14

7

CC4051

7

0

4

13

12

5

3

5

译 码 电 路

INH

A

11

6

UEE

B

10

7

USS

8

C

9

电平转换电路

INH

A

B

C

CC4051模拟开关

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

uo

C

(t)

A2

A1

ui

(t)

输入缓冲

放大器

uc

(t)

输出缓冲

放大器

7.3.2采样-保持(S/H)电路

模拟开关

保持电容

上页

下页

返回

翻页


7

第7章

ui

(t)

uc

(t)

保持

保持

采样

采样

采样

uo

(t)

采样-保持电路波形图

0

t

0

t

t

0

上页

下页

返回

本节结束


7

第7章

温度信号1

模拟

开关

信号

采集

电路

A/D转

换电路

数码显

示电路

放大滤

波电路

温度信号2

计算机

系统

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。

*7.4 非电量测量系统举例

温度测量系统原理框图:

上页

下页

返回

翻页


  • Login