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第九章 数-模和模-数转换 9.1 数-模转换器9.1.1 T型电阻网络数-模转换器 二、转换原理 9.1.2 倒T型电阻网络D? A转换器 9.1.4 DAC0832 D/A转换器。 一、内部简化电路框图 二、芯片管脚 §9.2模-数转换器 9.2.1 A/D 变换器的主要技术指标 9.2.2 逐次逼近式A/D转换器 一、 转换原理 二、转换过程 逐次逼近转换过程示意图 9.2.3 ADC0809八位A/D转换器 2．双积分式DVM的准确度主要取决于比较基准电压的准确度和稳定度，而与积分参数RC无关；双积分式DVM对串入的对称性交变干扰有很强的抑制能力，但转换速度慢。 三、数字量转换为模拟量的过程称为数字—模拟转换；把完成这种转换的装置称为数字—模拟转换器(Digital to Analog Converter)，简称为数／模转换器或DAC。 DAC的精度主要与变换器中所用元件精度及稳定性、电路中的噪声及漏电等因素有关。 四、常用的数/模转换有：权电阻D／A转换器、R-2R梯形网络的D/A转换器、倒置R-2R梯形转换器等。 9.2.3 双积分型A/D转换器 双积分型A/D转换器的逻辑图如下所示。A／D转换器实现转换的全过程，是在控制电路控制下，按下图所示的三个阶段进行的。 双积分型A/D转换器逻辑图 双积分式A／D转换器工作波形 (1)准备阶段(t0～t1) 逻辑控制电路控制电子开关，首先使A输入端接地，积分器输入电压为零，输出也为零。同时计数器复零，整个电路处于初始状态。 当Ux为直流时： (2)采样阶段(t1～t2) 在t1时刻，A端与地断开，接入被测电压，于是积分器对被测电压Ux进行正向积分。当被测电压为负值时，积分器输出电压线性上升，向时逻辑控制电路使闸门打开，时钟脉冲通过闸门计数。到t2时刻计数器记满，获得固定时间T1=t2-t1。在t2时刻，积分 器输出电压为： (3)比较阶段(t2～t3) 当采样阶段结束时，A端与Ux断开，而接入与被测电压极性相反的比较电压VREF，积分器开始反向积分，同时在t2时刻计数器清零后，重新开始计数。到t3时刻，积分器输出电压已从Uom线性下降到零，比较器输出一个控制信号经控制电路使A端与VREF断开，又与地端接通，完成一次转换。 又因为 、 ，则有： 当Ux为直流时： 比较阶段所用时间为T2=t3-t2，所以在t3时刻： 因为VREF和T2都为常数，所以T2与被测电压成正比，在T2时间计的脉冲个数N2也与被测电压成正比，从而完成了模拟电压／数字的转换。如果参数选择合适，可以实现显示的脉冲个数N2就代表被测电压值。 双积分式DVM的准确度主要取决于比较基准电压的准确度和稳定度，而与积分参数RC无关，即不必精选元件，就能保证仪表的准确度，这是双积分式DVM的一个重要特点。双积分式DVM对串入的对称性交变干扰有很强的抑制能力；缺点是转换速度慢。 一、模拟量转换为数字量的过程称为模拟—数字转换；完成这种转换的装置称为模拟—数字转换器(Analog to Digital Converter)，简称为模／数转换器或ADC。 二、常用的模/数转换有：逐次逼近比较型A/D转换器、双积分型A/D转换器 1．逐次逼近比较式DVM的准确度由基准电压、D/A转换器及比较器的准确度和稳定度所决定。转换时间是由时钟脉冲频率和输出数码的位数决定。 特点是测量速度较快，每秒可达数千次；但对混入被测电压中的干扰抑制能力较差。 本章小结 ch9 本章要求 1. 掌握数-模、模-数转换的基本概念和转换原理。 2. 了解数-模、模-数转换常用芯片的使用方法。 2R A +UR S2 S0 S1 S3 2R 2R 2R 2R d0 d1 d2 d3 0 R R R 1 1 0 Uo + + - A RF 2R 0 0 1 1 + – 一、电路 分析输入数字量和输出模拟电压Uo之间的关系 T型网络开路时的输出电压UA即是反相比例运算电路的输入电压。 反相比例 运算电路 T型电 子网络 2R A +UR S2 S0 S1 S3 2R 2R 2R 2R d0 d1 d2 d3 0 R R R 1 1 0 Uo + + - A RF 2R 0 0 1 1 + – 用戴维宁定理和叠加定理计算UA A +UR S2 S0 S1 S3 2R 2R 2R 2R d0 d1 d2 d3 0 R R R 1 1 0 2R 0 0 1 1 最低位 (LSB) 最高位 (MSB) 1 0 0 0 对应二进制数为0001 对应二进制数为0001时， A 2R 2R 2R R R R R 等效电路如右