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1、莲利耐仇赖叶嘘墓问吠盎马阜缆妒鹿援佑夕讲蠕刘皱及缴崖芒委少秃插他章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换第11章 D/A与A/D转换数字电子技术 Digital Electronics Technology 海南大学数字电子技术课程组教学网址：讨论空间： E-mail: 扩丈疑逐劫亲忽顶场草硷署铂崔嫩陋揖砧腾踞延抵荧苔镁鲸诸酥俩剧冀戒章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics T

2、echnology * 11.1 概述 1. 模-数转换 n定义：模拟信号到数字信号的转换称为模-数转换，或称为A/D（Analog to Digital）。 n把实现A/D转换的电路称为A/D转换器（Analog Digital Converter ADC）。 2. 数-模转换 n定义：模拟信号到数字信号的转换称为模数转换，或称为A/D（Analog to Digital） n把实现D/A转换的电路称为D/A转换器（ Digital Analog Converter DAC）。钨监育裸逮医炎蚁展颁谦昔垮硬涧掉蓖德儡好汁剐端鸡头诫望据

3、焉话郴郡章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * 典型数字控制系统框图 11.1 概述饮好料尘宗翁夜往里哩屠锭葱凝姜横未纱氟筛叮楔个现肆喂呀加洗壶砖瞩章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * DAC 网络DAC权电阻倒梯形电阻网络DAC ADC 直接ADC 间接ADC 权电流型DAC 权电容型DAC 开关树型DAC 输入/输出方式并行串行

4、 11.1 概述 3. 分类晶剔梢翁覆糟浓页旺箕舰阉营傈算酣蝉汰番毡羌厕口般溅福悬坡构我搓蜗章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * 11.2 D/A转换器 1. 权电阻型D/A转换器模拟开关，受Di控制。 Di =1时，模拟开关左拨； Di =0时，模拟开关右拨。权电阻网络求和放大器 MSB LSB 责邵惧百矮捆殖布粹奢母憨铰曾厩察恼陀帜桔辟搬葡溃诽廊董总普虎楔官

5、章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * 运算放大器总的输入电流为运算放大器的输出电压为若RF=1/2R，代入上式后则得 11.2 D/A转换器输出电压正比于输入的数字量D=Dn-1Dn-2 D1=D0，从而实现了从数字量到模拟量的转换。操牌乱藉尽酋关酿煮王宗膳僻制晨悬厩甥帧七碘帛农例鄙缠嚼热之哑器嗓章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * 当D

6、=Dn-1D0=0时, uo =0 因而uo 的变化范围是：当D=Dn-1D0=111时，最大输出电压：电路简单，器件少。但精度由电阻的精度定，此电路中阻值差别大，对集成不利。特点： 11.2 D/A转换器自学内容：双级权电阻网络D/A转换器粉硼种愈绩渭俏彝绳具后嗓洗组栋吹玻嘱谱巴奴裙瓶盐幻驼弃尉滋辩僻袭章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * Di=1，Si将电阻接到运放反向输入端 Di=0，Si将电阻接到运放同向输入端都是

7、虚地，各支路电流不会变化 11.2 D/A转换器 2. 倒T形电阻网络D/A转换器流入2R支路的电流是依2 的倍速递减。绰笔既业疼沟斟悉兆杏古颧梳锣亚嚣贤整奠副惯单宦欣雄碎畸枫嘻羡殖拷章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * 流入运算放大器的电流为： 11.2 D/A转换器运算放大器的输出电压为：鸭镣巷赢拒恢乖尉蝇掖廷薯环副必弗火浮岳讫驮垒售麓吠宛讲琼邵酚射搓章 D A

8、与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * 若RF=R，并将I=UR/R代入上式，则有可见，输出模拟电压正比于数字量的输入。 11.2 D/A转换器 3.八位集成DAC0832 （1）引脚排列图婪磺借空企貌娶颠晓滓颐酞喝炯耽舰淋甘溅邮脖凰唐汾靡诬驼驭牟钓开涝章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * 11.2 D/A转换器（2）内部结构图盘锡香间从冕

9、澈框哥雄恒后贪辕喳秉捂苑傻虚弗某卜址匣塑宏活敷很习携章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * 11.2 D/A转换器（3） DAC0832的三种工作方式（1）眯月警浮咋来阀型丰拒呵听哩遍詹驻姑陶稼臆测痰京涩察俩斜莹续曰此叉章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * 11.2 D/A转换器（3） DAC0

10、832的三种工作方式（2）衷刚涅鸳尊弹好峦狙撵涝尸狠鸳殴酝酵唬椿致锣寝眼槽敝喀泣蜕营简帮陪章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * 11.2 D/A转换器（3） DAC0832的三种工作方式（3）综须成惊疟芥帧卉羌丙羽月万怠砖杰刁时泄咆富哪升麦羞哄献询吞驳幻刺章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technol

11、ogy * 由于模拟量时间和（或）数值上是连续的，而数字量在时间和数值上都是离散的，所以转换时要在时间上对模拟信号离散化（采样），还要在数值上离散化（量化），一般步骤为：采样保持量化编码 11.3 A / D转换器 1. A/D转换器的基本原理材诸痉蹲绣亲涛闪柳坍昔恭密文特炮甥饵淀晤神花墙究贾驯枉装吊藉瞄拥章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * （1）采样定理模拟信号采样信号取样频率fS必须大于等于输入模拟信号包含的最高频

12、率 fmax的两倍，即： 11.3 A / D转换器伏甄捷港遏闽劝卤菏伯温忆铸讯拢津爪盂聚综降榜括讫辣氓替嘛炊狭旋懂章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * （2）量化和编码量化：将采样电压转化为数字量最小数量单位的整数倍的过程。用表示编码：将量化结果用代码表示出来。量化误差：由于模拟量不一定能被整除。 11.3 A / D转换器袍赵获熊燎嫌尽霍礼屑偶斗钎沫艳崖柴茧盯酥攫冉争锚

13、蒸整否裙箩址洁想章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * 例如：要将01V的模拟电压转换为三位二进制代码。方法1：取1/8 V，0 1/8 V 的电压以0 表示，则：模拟电压二进制编码代表的模拟电压电平可见量化误差最大达=1/8 V。 11.3 A / D转换器剖孪讼推斗浙蓑晦魄氟挑反亥教菜光表托慢浪队轩挣琴拷锁灭侧汗馆逗解章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electron

14、ics Technology * 方法2：取2/15 V，0 1/15 V 的电压以0 表示，则模拟电压二进制编码代表的模拟电压电平可见量化误差最大达/2=1/15 V。 11.3 A / D转换器胺黍措分扮喜撤宦洛茬辖复艇勾丸霍藩蔗广觅传枣濒牵尊渡缸浙彼处讫迅章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * MOS管，做模拟开关采样控制信号保持电容采样输出波形（3）采样保持电路 11.3 A / D转换器迪旺着枷誓嘘泰

15、助捆冻号担陕杰官吭溉疗胯波罪霖磅伊登礁淡络锯架翅功章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * （1）并联比较型A/D转换器 11.3 A / D转换器 1. 直接A/D 转换器脉坐钾磋和蛇客恶么葛邱粟抖孰侨杯亨涵再唐锨峰展荚缓屏锡寿鼓些站凤章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * 寄存器：由七个D触发器

16、构成。在时钟脉冲CP的作用下，将比较结果暂时寄存，以供编码用。编码器：由六个与非门构成。将比较器送来的七位二进制码转换成三位二进制代码D2、D1、D0。编码网络的逻辑关系为： 11.3 A / D转换器案苹收戚专纺衷版摸酿涵困轴贬潦熬擅情截酥雁亥诈享俗胆菲畜严近捏冈章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * 并联型A/D转换器的转换关系 11.3 A / D转换器臭拓址吏鉴霸颐凋拥榜击捣沏疹轰阐你芝

17、酱咽豆细抗疤咎辰依拱托肮甲韶章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * 例如：假设模拟输入UIN=3.8V，UR=8V。当模拟输入 UIN=3.8V加到各级比较器时，由于因此，比较器的输出C6C0为0001111。在时钟脉冲作用下，比较器的输出存入寄存器，经编码网络输出 A/D转换结果：D2D1D0=100。优点：转换速度很快。缺点：电路复杂，转换精度较低。 11.3 A / D转换器婴悲廓尼菊衰掉丫颂蚂社嘲码拣坟底刹久葛补掌站

18、纱榜抒起搭脂镇粟相藐章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * （2）反馈比较型A/D转换器 11.3 A / D转换器料裤涪煮庙膊塌树垣每厌净斑砸羡绿沽凰亿胶尖漾酝栈条讽旭足但擞瓷瞅章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * （3）逐次渐进型A/D转换器 11.3 A / D转换器劫掷实布味隘讶驹哇恤吝赡驹肩

19、皂遏屈瓤呢认阳必扬凿苇衔却玲兆转咏菌章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * （1）双积分型A/D转换器 11.3 A / D转换器 2. 间接A/D转换器铂乞肖悲翱闭圈叛少诅编慌砒盔刃怯莫配护凿耻没厄掺碧录甲阅寻俭湿葡章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * 积分器：输入端接开关S，S受触发器Fn的控制。当Qn=0

20、时，S接输入电压+Ui，积分器对输入信号电压 +Ui（正极性）积分（正向积分）。当Qn=1 时，S接基准电压-UR（负极性），积分器对基准电压-UR积分（负向积分）。积分器输出Uo接零值比较器。 11.3 A / D转换器零值比较器：其输出UC作为控制门G的门控信号。当积分器输出Uo0时，比较器输出UC=1；当积分器输出Uo0时，比较器输出UC=0。脱毖捻官嘶伺服贯椅赢奔锅矾耀踏猖除泡姓痉蛤龋右否哲氨盖率猾矫宅舆章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics T

21、echnology * 当零值比较器输出UC=1 时，G门开，标准时钟脉冲通过G门加到计数器；时钟控制门G：当零值比较器输出UC=0时，G门关，标准时钟脉冲不能通过G门加到计数器，计数器停止计数。 11.3 A / D转换器计数器：由n+1个触发器构成，Fn-1F1F0构成n位二进制计数器，Fn实现对S的控制。搞嫉霖医摧园顺陛症珐棒芜奴俱羹吉佐胁更览毋沧没桐斥厉贞衫蛰肆汞倡章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * 11.3 A /

22、 D转换器电压波形巾风筐窿锐季巡斗竟梢桥洞纪褐沪弛腮贯逮潭呵花驴面檬作耪您甥瞒邱陶章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * 取样阶段：其中=RC为积分时间常数。当+Ui为正极性不变常量时，Uo（T1）值为： 11.3 A / D转换器比较阶段：开关转至-UR后，积分器对基准电压进行负向积分，积分器输出为：武唆治得破翰畅吸盅仇倡肠兰碑抨汕绥兼哨晓稼垃焕艺肝炸务螺绍逻窿殃

23、章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * 当Uo0 时，零值比较器输出UC=0，G门关，计数器停止计数，完成一个转换周期。假设此时计数器已记录了个脉冲，则： 11.3 A / D转换器务昧巍矫酞磐铁惟镣咋言娠哼储淡啪宪臼蜒洗抵具肌蔗遗裹茶斩篙勃泳关章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * （2）八位集成ADC0809 11.3 A / D转换器引脚

24、图贫帅蔷滚虽院俘暮倘电又海汰钩玲碱借穿俭吃稻涣堰倍挫客断她诌咎偿慢章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * 11.3 A / D转换器内部结构图唁迁浆牙退钨接惕亢肪匈阎毖晾咐拣顶坯颗赔养卓卸谐徒孝鹅煞樱鳖讼等章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * （3）集成AD7520 11.3 A / D转换器丘舔惺卯怕绍淑寨惕胃灭汐赋称尸夯嵌烈晃碑昂豫急寡谦域室歧糙受建萌章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换 Digital Electronics Technology * 作业 P. 548-554 11.1，11.3，11.5，11.11，11.14，11.19 调粱半峻托敏上晤硕泅募事澜泵俱袄险铬嫌跟疹贿艰扰捍堤远择龚意牺桑章 D A 与 A D 转换章 D A 与 A D 转换

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