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第十一章 数 / 模和模 / 数转换电路

第十一章 数 / 模和模 / 数转换电路. 11.1 概述 11.2 数模转换器 11.3 模数转换器. 11.1 概 述. 数模转换器： 将数字量转换为模拟量的电 路，简称 D/A 转换器或 DAC 。 模数转换器： 将模拟量转换为数字量的电 路，简称 A/D 转换器或 ADC 。. ADC 和 DAC 是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口. A/D 、 D/A 应用系统框图. D/A 与 A/D 转换器分类 ：. 11.2 D/A 转换器. 11.2.1 D/A 转换器的基本原理

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第十一章 数 / 模和模 / 数转换电路

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Presentation Transcript

  1. 第十一章数/模和模/数转换电路 11.1概述 11.2数模转换器 11.3模数转换器

  2. 11.1 概 述 数模转换器：将数字量转换为模拟量的电 路，简称D/A转换器或DAC。 模数转换器：将模拟量转换为数字量的电 路，简称A/D转换器或ADC。

  3. ADC和DAC是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口ADC和DAC是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口 A/D 、D/A应用系统框图

  4. D/A与A/D转换器分类：

  5. 11.2 D/A转换器 11.2.1 D/A转换器的基本原理 D/A转换器是将输入的数字量转换成模拟量，其输出的模拟量uo与输入的数字量D成正比关系uo = kD 11.2.2 数/模转换器的主要技术指标 1．分辨率：用输入二进制数的有效位数表示。在分辨率为n位的D/A转换器中，输出电压能区分2n个不同的输入二进制代码状态，能给出2n个不同等级的输出模拟电压。

  6. 2．转换精度 D/A转换器的转换精度是指输出模拟电 压的实际值与理想值之差，即最大静态转换误差 3．输出建立时间 从输入数字信号起，到输出电压 或电流到达稳定值时所需要的时间，称为输出建 立时间。

  7. D/A框图 11.2.3 集成D/A转换器及其应用 无论哪一类型的D/A转换器，其基本框图都包含有：电阻网络、模拟开关、基准电压和求和放大器等几个部分。

  8. 8位数模转换器 1．R – 2R倒T型电阻网络D/A转换器 由于倒T型电阻网络只有两种阻值的电阻，因此最适合于集成工艺，集成D/A转换器普遍采用这种电路结构。

  9. 2．集成D/A转换芯片 （1）AD7520集成D/A转换器 10位数字量输入、倒T形电阻网络、CMOS开关， 需要外界求和放大器； 反馈电阻RF（10K）以集成在片内； 外接基准电压UREF，一般为 +10V ～ -10V。

  10. AD7520

  11. （2）DAC0832集成A/D转换器： ①DAC0832是八位D/A转换芯片，集成电路内有两级输入寄存器，使DAC0832芯片具备双缓冲、单缓冲和直通三种输入方式，所以这个芯片的应用很广泛。 ②DAC0832逻辑输入满足TTL电平，可直接与TTL电路或微机电路连接。

  12. ③DAC0832引脚功能如下： DI0～DI7：数据输入线，TLL电平 ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效 CS：片选信号输入线，低电平有效 WR1：为输入寄存器的写选通信号 XFER：数据传送控制信号输入线，低电平有效 WR2：为DAC寄存器写选通输入线 Iout1：电流输出线。当输入全为1时Iout1最大

  13. Iout2：电流输出线。其值与Iout1之和为一常数 Rfb：反馈信号输入线,芯片内部有反馈电阻 Vcc：:电源输入线 (+5v~+15v) Vref：基准电压输入线 (-10v~+10v) AGND：模拟地,摸拟信号和基准电源的参考地 DGND：数字地,两种地线在基准电源处共地比较好

  14. 11.2.4 D/A转换器应用—数控增益放大器 数字增益控制电路中，运算放大器接成普通的反相比例放大形式，AD7520内部的反馈电阻R为运算放大器的输入电阻，而由数字量控制的倒T型电阻网络为其反馈电阻。当输入数字量变化时，倒T型电阻网络的等效电阻便随之改变。这样，反相比例放大器在其输入电阻一定的情况下可得到不同的增益。 如将AD7520芯片中的反馈电阻R作为反相运算放大器的反馈电阻， AD7520的倒T型电阻网络连接成运算放大器的输入电阻，即可得到数字式衰减器。

  15. AD7520数控增益放大器

  16. 根据运算放大器虚地原理，可以得到    所以

  17. 11.3 A/D转换器 输入模拟信号 采样保持原理电路 11.3.1 A/D转换器的原理 1.采样与保持

  18. 当采样脉冲频率fs与输入信号中的最高频率分量fi（max）满足如下关系式：当采样脉冲频率fs与输入信号中的最高频率分量fi（max）满足如下关系式： 采样后的信号能复现输入信号，这是采样定理 采样保持后的输出

  19. 2.量化和编码 量化：将采样电压表示为最小数量单位（Δ）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）。

  20. 11.3.2 逐次逼近型A/D转换器 逐次逼近型A/D转换器框图

  21. 1．逐次逼近型A/D转换器基本原理 （1）转换开始前先将所有寄存器清零。 （2）开始转换以后，时钟脉冲首先将寄存器最高 位置成1，使输出数字为100…0。 （3）这个数码被D/A转换器转换成相应的模拟电压 uo，送到比较器中与ui进行比较。 ①若ui＞uo，说明数字过大了，故将最高位的1 清除； ②若ui＜uo，说明数字还不够大，应将这一位保 留。

  22. （4）然后，再按同样的方式将次高位置成1，并（4）然后，再按同样的方式将次高位置成1，并 且经过比较以后确定这个1是否应该保留。 这样逐位比较下去，一直到最低位为止。 （5）比较完毕后，寄存器中的状态就是所要求 的数字量输出。

  23. 2．集成A/D转换器ADC0808/0809 （1）ADC0808/0809功能： ① 分辨率为8位，误差1LSB ② CMOS低功耗器件 ③ 转换时间为128 µs（当外部时钟输入频率 fc =500kHz ） ④ 很容易与微处理器连接 ⑤ 采用单一电源+5V供电时量程为0～5V ⑥ 带有锁存控制逻辑的8通道多路输入转换开关 ⑦ 带锁存器的三态数据输出。

  24. （2）ADC0808/0809引脚： ①IN0 ～ IN7：8通道模拟量输入端。 ②2-8 ～ 2-1 ：8位数字量输出端，其为三态缓冲输出形式。 ③C、B、A ：模拟通道选择端。CBA从000～111分别选择IN0～IN7通道 ④ALE：地址锁存允许控制信号。

  25. ⑤START：清0内寄存器，启动转换，高电平有 效 ⑥OE：允许读A/D结果，高电平有效 ⑦CLK：时钟输入端，范围为10kHz～1200kHz， 典型值640kHz ⑧EOC：转换结束时为高电平，此信号常被用作 中断请求信号 ⑨Vcc：+5V ⑩Vref+：参考电压，+5V， Vref-：0V。

  26. 11.3.3 双积分型A/D转换器 对uI积分：先将V转换成与之成正比的时间宽度信号； 对-UREF积分：在第一次积分时间内用固定频率脉冲计数，所计数字量与输入电压uI成正比。

  27. 双积分A/D转换器框图

  28. 11.3.4 模数转换器的主要技术指标 1．分辨率 用输出二进制数的位数表示，位数越 多，误差越小，转换精度越高。 2．相对精度 在理想情况下，所有的转换点应当 在一条直线上。相对精度是指实际的各个转换点 偏离理想特性的误差。 3．转换速度 指完成一次转换所需的时间。

  29. 作业：1、4、5、7

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