第十一章数模转换 PPT课件.ppt

特点: 性能稳定, 转换结果与R,C无关; 也与时钟周期TC无关。这是两次积分的结果, 抗干扰能力强。速度慢, 完成一次转换时间最大达到了2T1，即2n+1TC 11.3.6 V-F变换型A/D转换器 f(频率)与输入模拟电平vi成正比，定时计数结果与f成正比，所以计数结果与vi成正比。 速度慢。这是由于计数型原理决定的。 11.3.7 A/D转换器的转换精度和转换速度 一、A/D转换器的转换精度 采用分辨率和转换误差来描述。 1.分辨率：能区分的最小输入模拟电压。 用输出数字量位数表示。当位数为n位时,能区分的最小电压为FSR/2n 2.转换误差： 通常以输出误差最大值的形式给出.表示实际输出数字量与理论上应有的输出数字量之间的差别。多以最低有效位的倍数表示。如转换误差≤1/2LSB 有时也以满量程的百分数给出。如转换误差为0.5％FSR 使用时要注意环境温度、电源电压等条件。 * 第十一章 数-模和模-数转换 11.1 概述 温度,压力,速度, 等模拟量参数 传感器 A/DC 数字处理系统 微型计算机 D/AC 驱动器 线性转换 对象 数模转换器:将数字信号(Digital)转换为模拟信号(Analog)的电路, D/AC 模数转换器:将模拟信号(Analog)转换为数字信号(Digital)的电路, A/DC 模拟信号 数字信号 D/A转换器 权电阻网络D/A转换器 倒T型电阻网络D/A转换器 权电容网络D/A转换器 权电流型D/A转换器 开关树型D/A转换器 A/D转换器 直接转换型 并联比较型 反馈比较型 间接转换型 双积分型(V－T变换型) V－F变换型 计数型 逐次渐进型 衡量性能的参数为转换精度和转换速度! 本章重点：数模和模数转换的原理，以及数模转换器的应用 11.2.1 权电阻网络D/A转换器 1. 原理 11.2 D/A转换器 深度负反馈 虚短和虚断 大多数D/A转换的转换公式！ y = k x D/A转换的本质就是建立了数字量与模拟量之间一一对应的正比例关系！ 权电阻网络D/AC缺点： 1. 阻值范围大，不便于集成 2. 电阻支路，状态差异大，工作速度低 11.2.2 倒T型电阻网络D/A转换器 1. 原理 电阻网络特点：任意节点向左看的等效电阻皆为R。 倒T形DAC特点： 1.电阻种类少，便于集成； 2.开关切换时，各点电位不变；因此，速度快。 集成D/A转换器分类: 片内集成放大器的和不集成的。CB7520是片内没有集成放大器的10位D/AC。 需外接运放 需外接基准电压源 11.2.7 D/A转换器的转换精度与转换速度 一、转换精度 通常用分辨率和转换误差来描述。 1. 分辨率:理论上可以区分的模拟输出的最小非零电压值 表示方法： (1) 用输入二进制数字量的位数表示；如8位D/AC。 (2) 用模拟输出电压的最小值与最大值的比值表示。 该比值显然等于： 转换误差可分为线性和非线性误差。指实际的D/A转换特性和理想转换特性之间的最大偏差。 转换误差的表示形式： (1)最低有效位的倍数。如:1LSB。 (2) 输出电压满刻度(FSR, Full Scale Range)的百分数。如:0.1％FSR。 2. 转换误差 3.转换误差分析 D/A转换器四个组成部分,均可引起转换误差,但有不同的特点. (1) 参考电源引起的误差称为比例系数误差。 (2) 运放零点漂移引起的误差称为漂移误差或平移误差。 (3)模拟开关的导通内阻和导通压降以及电阻网络中电阻的偏差引起的误差称为非线性误差。 非线性误差有时导致转换特性局部非单调性，从而引起系统不稳定。 注意:D/AC分为两种一种为运放和参考电源为外接,另一种都集成在集成D/AC内部。前者,在选择外接参考电源和运放时要注意，选择稳定性高的，否则会因为误差而降低精度！ 总误差为几种误差的叠加 例11.2.1 10位倒T型电阻网络D/AC中,VREF=-10V。为保证VREF偏离标准值所引起的误差小于1/2LSB,试计算VREF的相对稳定度应取多少？ 1.计算1/2LSB:当输入数字量Dn=1时，输出电压为LSB。故： 2.计算当VREF变化量为 ΔVREF时所引起的输出变化量的最大值ΔVOM: 输入数字量的最大值 如|VREF|=10V,允许的参考电源变化量小于5mV 二、转换速度 用完成一次转换所需的时间－－建立时间tset来衡量。 建立时间:从输入信号变化开始到输出电压进入与稳态值相差正负1/2LSB范围以内的时间。 输入信号由全0变为全1所需时间最长 不包含运放的D/AC建立时间可达0.1μs，包含了运放的建立时间可以达到1.5μs。 11.3 A/D转换器 11.3.1 A/D转换的基本原理 A/D转换的基本步骤： 采样(取样)