第六章数-模和模-数转换.ppt

数字电子技术基础 第6章 数/模和模/数转换 转换过程与天平称物相似，基本思想为：由DAC从高位到低位逐位增加转换位数，产生不同的已知电压uO， uO与取样保持后的电压uI逐次进行比较，比较结果以相应的二进制码表示。 转换原理 ﹣ ﹢ ﹢ 模拟量输入 启动脉冲 数字量输出 电压比较器C 去码/留码 控制逻辑电路 逐次逼近寄存器 D/A转换器 时钟发生器 uI Dn-1 D1 D0 … uC uO UREF CP 原理框图 uC =1（uO＜uI）留码 =0（uO＞uI）去码 uC D/A转换器 ﹣ ﹢ ﹢ 模拟量输入 启动脉冲 数字量输出 电压 比较器C 去码/留码 控制逻辑电路 逐次逼近寄存器 时钟发生器 uI Dn-1 D1 D0 … uO UREF CP uC =1（uO＜uI）留码 =0（uO＞uI）去码 从高位到低位， DAC各位输出的“砝码电压” 依次为 UREF/2、UREF/22、 UREF/23… 一个待转换的模拟电压为uI=163.05mV，逐位逼近寄存器的数字量 为8位，若取D/A转换器的基准电压为UREF=256mV。则整个比较过 程如下表以及下图所示。 举例 D/A转换 输出uO 模拟量输入 uI=163.05mV uI，uO /mV 设UREF=256mV t D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 1 1 1 0 1 启动脉冲 CP 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 逐次逼近A/D转换过程 6.2.4 A/D转换器的主要技术参数 分辨率= 1. 分辨率 分辨率指A/D转换器对输入模拟信号的分辨能力。从理论上讲，一个n位二进制数输出的A/D转换器应能区分输入模拟电压的2n个不同量级，能区分输入模拟电压的最小差异为FSR/ 2n（满量程输入的1/2n）。 例如，A/D转换器的输出分别为8位、10位二进制数，最大输入模拟信号为10V，则其分辨率分别为 分辨率= * * 蓝其高 绪论 第1章 逻辑门电路 第2章 组合逻辑电路 第3章 集成触发器 第4章 时序逻辑电路 第5章 脉冲波形的产生与变换 第6章 数/模和模/数转换 数字控制系统框图 模拟 信号 数字 信号 数字 信号 传感器 模/数 计算机 数/模 执行机构 或仪表 控制对象 模拟 信号 非电模拟量 6.1 D/A转换器 6.1.1 D/A转换的基本原理 D/A转换器可以看作一个译码器 uO＝DnUREF UREF为参考电压 将输入数字量按各位的权值展开，分别转换成相应的 模拟量，再相加求和，得到总的模拟量 。 转换原理—— 设输出模拟电压最小单位为1V 例如 模拟输出uO/V 7 6 5 4 3 2 1 0 数字输入DI 000 001 010 011 100 101 110 111 D/A转换器组成框图 n位代码 输入 数码寄存器 模拟开关 权电阻译码网络 求和放大器 基准电压 模拟电压 输出 控制 控制 建立输出电流 数字量输入并暂存在数码寄存器中，寄存器输出的每位数码驱动对应数位上的模拟开关，将译码网络相应部分接基准电压UREF或接地，产生与各位权值成正比的电流或电压，送入求和电路相加放大，便得到与数字量对应的模拟量。 例如 ——权电阻网络DAC 权电阻网络DAC I0 I1 I2 I3 iΣ S0 S1 S2 S3 R RF （R/2） d0 d1 d2 d3 UREF 2R 22R 23R – + A uo 6.1.2 R-2R倒T形电阻网络D/A转换器 S0 S1 S2 S3 2R 2R 2R 2R 2R D3 D2 D1 D0 IΣ RF – + uO iF A 模拟开关 D=0时接地 D=1时接运放 UREF R R R 基准 参考电压 R—2R 倒T形 电阻解码 网络 运放 求和电路 电路 原理 电阻译码网络中，电阻只有R和2R两种，并构成倒T形网络。当di=1时，相应的开关Si接到求和点；当di=0时，相应的开关Si接地。但由于虚短，求和点和地相连，所以不论开关如何转向，电阻2R