数字电子技术基础第8章_数模和模数转换

(t 2
t1 )
2n TCuI RC
VREF RC
T2
0
T2
uI VREF
2n
TC
8.2Ａ/Ｄ转换器
8.2.3 Ａ/Ｄ转换器的主要参数
1．分辨率
其含义与DAC的分辨率一样，通常用输出二进制数的位数来表示， 位数越多，分辨率（有时也称分辨力）也越高。
2．精确度
ADC的精确度取决于量化误差（）和系统内其它误差之和，通 常以最大误差与全量程输入模拟量的比值来表示。例如，典型的精确 度为全量程读数的0.05%，它表示如果输入模拟量全量程为10Ｖ，则 最大误差为5mＶ。
1．分辨率
分辨率是指电路能够分辨的最小输出电压（对应于输入数字只有
最低有效位为1）与满量程输出电压（对应于输入数字量所有有效位 全为1）之比，它说明分辨最小电压的能力。对于n位DAC，其分辨率
为
分辨率
U Um
1 2n 1
位数越高，分辨率也越高，所以，有时也用位数来表示分辨率。
8.1 D/A转换器
第8章 数/模和模/数转换
数字电子技术基础
本章内容
8.1 D/A转换器 8.2 A/D转换器
8.3应用电路介绍
为了能用数字技术来处理模拟信号，必须把模拟信号转 换成数字信号，才能送入数字系统进行处理。同时，往往还需 把处理后的数字信号转换成模拟信号，作为最后的输出。我们 把前一种从模拟信号到数字信号的转换称为模—数转换，或称
1
uO1 (t2 ) uO1 (t1 ) RC
t2 t1
(VREF
)dt
8.2Ａ/Ｄ转换器
当t=t2时，积分器输出电压>0V，比较器输出等于0，控制门 G被关闭，计数停止。
1
uO1 (t2 ) uO1 (t1 ) RC
t2 t1
(VREF
)dt
2n TC uI RC
VREF RC
ADC的 量 化
u ′I(t)
编 码 电路
…
x1 x0 (LSB)
输 出 数字 量 X(n位 )
8.2Ａ/Ｄ转换器
1．采样保持电路
采样（也称取样）是 将时间上连续变化的信号 转换为时间上离散的信号， 即将时间上连续变化的模 拟量转换为一系列等间隔 的脉冲，脉冲的幅度取决 于输入模拟量。
采样示意图及其波形
代码便是Ａ/Ｄ转换器的输出信号。 用数字量来表示采样信号时，把它化成这个最小数量单位
的整数倍，这个转化过程叫量化，所规定的最小数量单位叫作 量化单位，用Ｓ表示。
量化的方法一般有两种形式： 1）舍尾取整法 2）四舍五入法
两种不同的量化方式
a) 舍尾取整法
b) 四舍五入法
8.2Ａ/Ｄ转换器
8.2.2 Ａ/Ｄ转换器的组成和工作原理
2．转换精度和非线性度
转换精度是指Ｄ/Ａ转换器输出的实际值和理论值之差，该
值一般应低于
1 2
VLSB
。
3．建立时间
建立时间是描述Ｄ/Ａ转换器转换速度快慢的一个重要参 数，一般是指在输入数字量改变后，输出模拟量达到稳定 值所需的时间，也称转换时间。
8.1 D/A转换器
8.1.3 集成Ｄ/Ａ转换器
1．AD7520
VREF R
255 D 256
8.2Ａ/Ｄ转换器
8.2.1 Ａ/Ｄ转换的基本结构和工作原理
A/D转换是将模拟信号转换为数字信号，转换过程通 过取样、保持、量化和编码四个步骤完成。
输 入 模 拟 电 压 CPs
uI(t)
S
C ADC的 采 样
保 持 电路
xn－ 1 (MSB)
采 样 值展 宽 信
号
8.2Ａ/Ｄ转换器
由于采样脉冲的宽度很小，因而使量化装置来不及反应， 所以需要在采样门之后加一个保持电路，它实际上就是一个存 储电路，通常利用电容器Ｃ的存储电荷（电压）的作用以保持 样值脉冲。
采样保持电路示意图及波形
采样保持电路
8.2Ａ/Ｄ转换器
2．量化编码电路 将量化的数值用二进制代码表示，称为编码。这个二进制
3．转换时间
完成一次Ａ/Ｄ转换所需的时间为转换时间。它是指接收到转换 控制信号开始，直至输出端得到稳定的数字输出所经历的时间间隔。
1．逐次比较型Ａ/Ｄ转换器
逐次比较型Ａ/Ｄ转换器原理框图
8.2Ａ/Ｄ转换器
2．双积分Ａ/Ｄ转换器
双积分ADC原理框图
8.2Ａ/Ｄ转换器
（1）第一阶段转换（第一次积分）
计数器清零，积分电容
放电， =0V。
t=0时uO，1 开关S1与A端接通，
输入电压vI加到积分器的输入 端。积分器从0开始积分：
uO1
AD7520原理电路
YA YA
8.1 D/A转换器
uO
RF
VREF 210 R
(D9
29
D8 28
D7 27
D1 21
D0 20 )
VREF RF
210 R
9
Di
i0
2i
VREF RF 210 R
D
对于具有n位输入的一般倒梯形R-2R电阻网络DAC，其输出为
信号检测和控制系统结构框图
8.1 D/A转换器
8.1.1 Ｄ/Ａ转换器的基本原理
1. 权电阻网络Ｄ/Ａ转换器
4位权电阻网络Ｄ/Ａ转换器
8.1 D/A转换器
8.1 D/A转换器
2. 倒T型电阻网络Ｄ/Ａ转换器
4位倒T型电阻网络Ｄ/Ａ转换器
8.1 D/A转换器
8.1 D/A转换器
8.1.2 Ｄ/Ａ转换器的主要参数
A/D（Analog to Digital）转换，把后一种从数字信号到 模拟信号的转换称为D/A（Digital to Analog）转换。同时， 把 实 现 A/D 转 换 的 电 路 称 为 A/D 转 换 器 （ Analog Digital Converter）；把实现D/A转换的电路称为D/A转换器（Digital Analog Converter）。
(t)
1 RC
t 0
uI
dt
uI RC
t
双积分型ADC的工作波形
8.2Ａ/Ｄ转换器
经过2n个时钟脉冲后，Qn=1，开关S1由A点转到B点，第一 次积分结束。第一次积分时间为：
T1 2 n TC NTC
uO1 (T1 )
uI RC
T1
ui RC
NTC
(2)第二阶段转换（第二次积分）
当t=t1时，S1转接到B点，基准电压－VREF加到积分 器的输入端；积分器开始向相反进行第二次积分。
uO
VREF RF R 2n
n 1
Di
i0
2i
VREF RF R 2n
D
8.1 D/A转换器
2．DAC0832
DAC0832芯片
a）Fra Baidu bibliotek构图
b）引脚排列图
8.1 D/A转换器
UA
DAC0832与运放组成的Ｄ/Ａ转换电路
I O1
VREF R 28
D
VREF D R 256
I O2