模拟量和数字量的转换讲述.ppt

第23章 模拟量和数字量的转换 23.1 D/A转换器 23.2 A/D转换器 模数与数模转换器是计算机与外部设备的重要接口，也是数字测量和数字控制系统的重要部件。 将模拟量转换为数字量的装置称为模数转换器(简称A/D转换器或ADC)； 传感器 模拟控制 模拟信号 数字计算机 数字控制 数字信号 ADC DAC 将数字量转换为模拟量的装置称为数模转换器(简称D/A转换器或DAC)。 23.1 D/A转换器 数模转换器(D/A转换器)的基本思想： 由于构成数字代码的每一位都有一定的“权”，因此为了将数字量转换成模拟量，就必须将每一位代码按其“权”转换成相应的模拟量，然后再将代表各位的模拟量相加即可得到与该数字量成正比的模拟量，这就是构成D/A转换器的基本思想。 23.1.1 倒T形电阻网络D/A转换器 参考电压 1. 电路 模 拟 开 关 由数个相同的电路环节构成，每个电路环节有两个电阻和一个模拟开关。 23.1.1 倒T形电阻网络D/A转换器 参考电压 各位的数码分别控制相应位的模拟开关，数码为1时，开关接运放反相输入端；为 0 时接“地”。 1. 电路 模 拟 开 关 从基准电压UR输出的总电流固定不变 2. 转换原理 运算放大器输出的模拟电压 流入运算放大器的总电流 若输入 n 位二进制数 若RF=R 23.1.2 D/A转换器的主要技术指标 指最小输出电压和最大输出电压之比。 1.分辨率 2.线性度 通常用非线性误差的大小表示D/A转换器的线性度。把偏离理想的输入?输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分数定义为非线性误差。 3.输出电压( 电流 )的建立时间 如: 10位D/A转换器 的分辨率为 从输入数字信号起, 到输出电压或电流到达稳定值所需时间。 有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。 通常D/A转换器的建立时间不大于1?s。 DAC0832是 8 位的D/A转换器,即在对其输入 8 位数字量后，通过外接的运算放大器，可以获得相应的模拟电压值。 DAC0832 (1) 内部简化电路框图 DAC 0832 简化电路框图 (2) 芯片引脚 DAC 0832 引脚排列图 片选信号端, 低电平有效 写入控制端, 低电平有效 模拟地端 D0 ~ D7 数字量输入 参考电压 输入端 DAC 0832 引脚排列图 数字地端 反馈电阻 外接端 DAC 0832 引脚排列图 输入锁存允许信 号，高电平有效 芯片工作电压 输入端 写入控制端 低电平有效，与 配合使用 XFER DAC 0832 引脚排列图 电流输出端 单极性输出时。 Iout2接模拟地 传送控制端 低电平有效，与 WR2 配合使用 DAC 0832 管脚排列图 (3) 集成 ADC 芯片举例 ADC7520各引脚功能 d0 ~ d9：十位数字量的输入端； IO1、IO2：电流输出端； RF：反馈信号输入端； UDD：电源接线端； GND：接地端。 UR：参考电源，可正可负； ADC7520的外引脚排列及连接电路 23.2 A/D转换器 模数(A/D)转换器的任务是将模拟量转换成数字量，它是模拟信号和数字仪器的接口。根据其性能不同，类型也比较多。 下面介绍逐次逼近式A/D转换电路的原理和一种常用的集成电路组件。最后举例说明其应用。 逐次逼近型模数转换器原理框图 23.2.1 逐次逼近型 A/D 转换器 其工作原理可用天平称重过程作比喻来说明。 若有四个砝码共重15克,每个重量分别为8、4、2、1克。设待称重量WX = 13克，可以用下表步骤来秤量： 4位逐次逼近型模数转换器的原理电路 1. 转换原理 放哪一 个砝码 砝码是 否保存 2. 转换过程 例：UR= 8V，UI = 5.52V。 D/A转换器输出UO为正值 转换数字量1011 4+1+0.5V= 5.5V 转换误差为 –0.02V。 例：UR= 8V，UI = 5.52V。 若输出为 8位数字量 转换数字 4+1+0.5+0.03125 V= 5.53125V 转换误差为 +0.01125V。 位数越多误差越小。 逐次逼近转换过程示意图 UO UI UO UI (转换误差 –0.02V )