第9章DA转换器和AD转换器电子教案

4.5V
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9.2.3 倒T型电阻网络D/A转换器
R－2R倒T形电阻网络D/A转换器如图所示。
R－2R倒T形电阻网络的特点为： ①分别从虚线A、B、C、D处向右看的二端 网络等效电阻都是R。 ②不论模拟开关接到运算放大器的反相输入 端（虚地）还是接到地，也就是不论输入数字 信号是1还是0，各支路的电流不变。
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9.3.1 A/D转换的一般步骤
A/D转换是将模拟信号转换为数字信号，转换过程 通过采样、保持、量化和编码四个步骤完成。
1．采样－保持 采样是将时间上连续变化的信号转换为时间上 离散的信号。 其采样频率fS必须大于等于输入模拟信号包含的 最高频率fmax的两倍。 采样后的值必须保持不变，直到下一次采样。 因为A/D转换必须有时间处理采样值。
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采样和保持操作示意图如下：
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2．量化－编码 一般把上述采样保持后的值以某个“最小
数量单位”的整数倍来表示，这一过程称为量 化。规定的最小数量单位称为量化单位或量化
间隔，用“δ” 表示。
量化的方法一般有两种：四舍五入法和舍 去小数法。
（1）四舍五入法：把＜δ/2的电压作为“0δ” 处理，把≥δ/2而＜3/2δ的电压作为“1δ”处理；
第9章 D/A转换器和A/D转换器
内容提要：
（1）D/A、A/D转换器的概念、基本工作原理。 （2）集成D/A、A/D转换器的应用 。
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9.1 概述
主要内容：
D/A、A/D转换器的概念 D/A、A/D转换器的实际举例
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1．D/A、A/D转换器的概念 能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，
简称A/D转换器或ADC；能将数字量转换为模拟量的 电路称为数模转换器，简称D/A转换器或DAC。 2．D/A、A/D转换器的实际举例
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例9-3 4位R－2R倒T形电阻网络DAC如图9-7所示， 设基准电压VREF=-8V，RF= R，试求其最大输出电 压值。 解：将D3D2D1D0=1111代入
vo V2R4EF(23 D3 22 D2 21 D1 20 D0) 8V(23 122 121 120 1) 24 7.5V
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3．转换时间（输出建立时间） 从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定 值时所需要的时间，称为转换时间（或输出建立时 间）。
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9.2.5 集成D/A转换器及应用举例
DAC0832的逻辑符号和引脚图如图所示。
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下图是DAC0832典型应用电路图。
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9.3 A/D转换器
主要内容
A/D转换的4个步骤 A/D转换器的种类 A/D转换器的3个主要技术参数 A/D转换器的数字输出与模拟输入之间的关系 集成ADC0809及应用
（2）舍去小数法：把＜δ的电压作为“0δ”处 理，把≥δ而＜2δ的电压作为“1δ”处理。
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采用不同量化方式其结果存在差异，而且上述量 化结果与采样值之间存在误差，这种误差称为量化误 差。
把上述量化结果用代码表示，称为编码。
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9.3.2 A/D转换器的种类
1．A/D转换器的种类 A/D转换器按照工作原理的不同可分为直接A/D转
如图为一个锅炉加热信号采集和控制系统
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9.2 D/A转换器
主要内容
D/A转换器的电路结构框图 二进制权电阻网络D/A转换器 倒T型电阻网络D/A转换器 D/A转换器的模拟输出与数字输入之间的关系 D/A转换器的3个主要技术参数 集成ADC0832及其应用
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2．D/A转换器的电路结构框图 n位D/A转换器的电路结构框图如图所示。
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例9-1 4位二进制权电阻网络DAC如图9-5所示，设 基准电压VREF=-8V，RF= R/2，试求输入二进制数 D3D2D1D0=1001时的输f出电压值。 解：将D3D2D1D0=1101代入得
vo
VREF(23 24
D3
22
D2
21
D1
20
D0)
8V(23 122 021 020 1) 24
换器和间接A/D转换器。 直接A/D转来自百度文库器是将输入模拟电压直接转换成数字
量，间接A/D转换器是先将输入模拟电压转换成中间 量，如时间或频率，然后将这些中间量转换成数字量。 常用的直接A/D转换器有并联比较型A/D转换器和逐次 比较型A/D转换器。常用的间接A/D转换器有中间量为 时间的双积分型A/D转换器，中间量为频率的电压－ 频率转换型A/D转换器。
1．电路结构 二进制权电阻网络D/A转换器如图所示。
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2．权电阻网络D/A转换电路的工作原理 不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端
（虚地）还是接到地，也就是不论输入数字信号 是1还是0，各支路的电流是不变的。
I0 V 8 R R EF I1 V 4 R R EF I2 V 2 R R EF I3 V R R EF iI0D 0I1D 1I2D 2I3D 3V 8 R R ED F 0V 4 R R ED F 1V 2 R R ED F 2V R RED F 3 V 2R 3R E(2 F 3D 322D 221D 120D 0)
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从参考电压端输入的电流为
I REF
VREF R
I31 2IREF V2RREF
I2 1 4IREF V4RREF
I18 1IREF V8RREF
I0 116IREF V 1R6R EF
求和运算放大器的输出电压为
v o R F i F R F i V R 2 4 R R E F ( 2 3 F D 3 2 2 D 2 2 1 D 1 2 0 D 0 )
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9.2.4 D/A转换器的主要技术参数
1．分辨率 分辨率用输入二进制数的有效位数表示。在分辨 率为n位的D/A转换器中，输出电压能区分2n个不同的 输入二进制代码状态，能给出2n个不同等级的输出模 拟电压。 分辨率也可以用D/A转换器的最小输出电压 VLSB（输入数字只有最低位为1）与最大输出电压 VFSR（输入数字全为1）的比值来表示
D/A转换器由数码寄存器、模拟电子开关、解码 网络、求和电路及基准电压几部分组成。数字量以 串行或并行方式输入并存储于数码寄存器中，寄存 器输出的每位数码驱动对应的数位上的电子开关将 在电阻解码网络中获得的相应数位权值送入求和电 路。求和电路将各位权值相加便得到与数字量对应 的模拟量。
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9.2.2 二进制权电阻网络D/A转换器