电工学-第13章模拟信号与数字信号的相互转换

号
=－1.718 75 V
的 (2) 输入二进制数为 111101 时
相 互 转
Uo =－
UREF 26
5
∑2i Di
i =0
=－9.531 25 V
换 (3) 分辨率
KRR =
1 2n－1
=
1 26－1
=－0.0159
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14
第
13 章
13.2 模数转换器
模 拟
对逐次逼近型 A/D 转换器的工作原理的认识
电子技术
第 13 章 模拟信号与数字信号 的相互转换
13.1 数模转换器 13.2 模数转换器 13.3 应用实例
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2
第
13
章
13.1 数模转换器
模
拟
信 号
数字量
D/A
与
数 字
D/A 转换器的组成：
信 号
(1) 数码寄存器
的
(2) 模拟电子开关电路
相 互
(3) 解码网络
转
(4) 求和电路
信
号
与
真值为13g
数
字
信 号
82
的
相
互
14
转
换
天平
砝码
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15
第
13 章
13.2 模数转换器
模 拟
对逐次逼近型 A/D 转换器的工作原理的认识
信
号
与
数
在最高位
字
设定数字量 1
与待转换的 模拟量比较
D/A
模拟量
修改
信
号
的
相
在次高位
互
设定数字量 1
与待转换的 模拟量比较
D/A
模拟量
修改
转
换
直至设定的数字量与待转换的模拟量
9
第 13
章 Di = 1 时，Si 接 UREF ；Di = 0 时，Si 接地。
模 拟
Uo = D3Uo3＋D2Uo2＋D1Uo1＋D0Uo0
信 号 与
Uo =－(
UREF 2
D3＋
UREF 22
D2＋
UREF 23
D1＋
UREF 24
D0 )
数 字 信
Uo
=－
UREF 24
3
∑2i
i =0
Di
Uomin Uomax
1 = 2n－1
信
号
的
相
互
转
换
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11
第 13
章 电子双向开关
模
＋UREF
拟
＋UCC
信
号
与
数 字
Di
信
T1
T2
T3 Si
T4
号
的
相 互
－UBB
转
换
Di = 0 时，T4 饱和导通，Si = 0 ；
Di = 1 时，T3 饱和导通，Si = 1。
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12
第 13
之间的误差小于最低一位数字量为止。
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16
第
13 章
一、结构
模 拟
数模转换器
信
Q4
Q3
Q2
Q1
号
FF4
FF3
FF2
FF1
与
1DC1
1DC1
1DC1
1DC1
数 字
uA －
RD
SD RD
SD RD
SD RD
SD 清零
信 号
ux + +
D4
D3
D2
D1
的
1
1
1
1
相 互 转
CP1
CP2
CP3
CP4
第 13 章
模
拟 信
模拟地
号
基准电压
与
数
被测电压
字 信
积分元件
章 8位R-2R型数模转换器DAC0832
模
拟
信
片选端
号
写选通1
与
数
模拟地
字 信 号
低4位 数据输入线
的 相
基准电压
互
反馈信号输入
转
换
数字地
电源 输入锁存允许 写选通2
数据传输控制 高4位
数据输入线 电流输出线
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13
第
13 章
[例13.1.1] 某六位 R－2R 型数模转换器的基准电压
输出：
Uo2
=－
UREF 22
转
换
7
2R
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第 13
章 (5) D3D2D1D0 = 1000 时（S3单独接 UREF ）
模 拟
3R
4 R 3R 2 R 1
信
8 △
号
与
数 字
Uo4
＋
－ ＋
2R
2R
2R
+
UREF －
2R
2R
信
号
的 相 互
输出：
Uo3=－
UREF 21
转
换
8
2R
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UREF = 10V，求输入二进制数为 1011 和 111101 两种
模 情况下的输出模拟电压及该数模转换器的分辨率。
拟 信 号 与
解：(1) 输入二进制数为 1011 时
Uo
=－
UREF 26
5
∑2i
i =0
Di
数
=－2－6×10×(0×25＋0×24
字 信
＋1×23＋0×22＋1×21＋1×20 ) V
号 的
若输入为 n 位，则
相 互 转
Uo
=－
UREF 2n
n-1
∑2i
i =0
Di
与n 位二进制数 n-1
等值的十进制数
∑2i
i=0
Di
换
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10
第 13
章 分辨率 KRR
模 最小输出电压→ 输入二进制数为 0···01
拟
信 最大输出电压来自百度文库 输入二进制数为 1···11
号
与 数 字
KRR =
＋
－ ＋
2R 2R
2R
2R
2R
+
UREF －
信
号
的 相 互
输出：
Uo1
=－
UREF 23
转
换
6
2R
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第 13
章 (4) D3D2D1D0 = 0100 时（S2单独接 UREF ）
模 拟
3R
4 R 3R 2 R 1
信
2R
8 △
号
与
数 字
Uo3
＋
－ ＋
2R
R
2R
2R
+
UREF －
信
号
的 相 互
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第 13
章 (1) D3D2D1D0 = 0000 时
模
拟 信
3R
4R
号
2R 2R
8 △
与
数
－
字 信 号
＋ Uo = 0
Ui = 0 ＋
S3
的
相
互
转
换
3R 2R S2
2R 2R S1
1 2R S0
4
2R
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第 13
章 (2) D3D2D1D0 = 0001 时（S10单独接 UREF ）
01 Q3
10 Q2
10 Q1
字
FF4
FF3
FF2
FF1
信
1DC1
1DC1
1DC1
1DC1
号 的
uA －
RD
SD RD
SD RD
SD RD
SD
相 互 转
ux + 6.88 V
+ 10 D4 1
D3 1
D2 1
D1 1
换
1 CP1
1 CP2
1 CP3
1 CP4
1 CP5
顺序脉冲分配器
17
清零
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CP5
顺序脉冲分配器
换
（1）顺序脉冲分配器 （2）数码寄存器
（3）数模转换器
（4）电压比较器
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第
13 章
二、工作过程
模 拟
设ux = 6.88 V、 UREF =－10 V (1) 清零； (2) 从最高位开始比较，逐次到最低位
信
6.875V
号
6.25V
与
7.5V
数模转换器
数
5V 10 Q4
换
(5) 基准电压
与数字量等值 的十进制数成 正比的模拟量
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3
第
13 章
数模转换器
4 R 3R 2R 1
模
3R
拟
2R 2R
2R
2R
2R 2R
信
8 △
号
与
－
数 字
＋
Uo
＋
S3
S2
S1
S0
信
号
的
电子双
相
向开关
UREF
互
转 换
D3
D2
D1
D0
Di = 0 时，Si 接地；Di = 1 时，Si 接UREF 。
模 拟
3R
信
8 △
号
与
数 字
Uo1
－ ＋
＋
信
号
的 相
输出：
互
转
换
4R 2R
2R
Uo0
=－
UREF 24
3R 2R
2R 1
2R
2R
+
UREF －
5
2R
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第 13
章 (3) D3D2D1D0 = 0010 时（S1单独接 UREF ）
模 拟
3R
4 R 3R 2 R 1
信
8 △
号
与
数 字
Uo2