数字逻辑与数字电路电子体库第八章数模和模数转换器
数字电子技术第8章数模和模数转换简明教程PPT课件
送到D/A寄存器中锁存。 WR 2 有效时,必须 XFER有效。
IOUT1:电流输出引脚1。随DAC寄存器的内容线性变化,当DAC寄存器输入全为1 时,输出电流最大,DAC寄存器输入全为0时,输出电流为0。
IOUT2:电流输出引脚2,与IOUT1电流互补输出,即IOUT1+ IOUT2=常数。 连。该运算放大器是将D/A芯片电流输出转换为电压输出VOUT。
DAC0832与80C51单片机的双缓冲方式接口电路
8.3 A/D转换器
8.3.1 A/D转换的基本原理
A/D转换过程包括采样、保持、量化和编码4个步骤。 1.采样和保持 (1) 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,即把时间上连续的模 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。 连续信号的采样过程如下图所示。
对于n位的权电阻网络D/A转换器,当反馈电阻为R/2时,输出电压的计算公式可写成
vO -
VREF 2
n
2
0
d 0 21 d1 2 n -2 d n -2 2 n -1 d n -1 -
VREF 2
n
Dn
vO 0 。 当输入的数字量 Dn =0时,
n 1 当 Dn =11…11时,vO - 2 n VREF 。
D/A转换器的转换时间是由其建立时间 t set 来决定的,表示从输入的数字量发生突变 开始,到输出电压进入与稳态值相差 1 LSB范围内的这段时间,如下图所示。
2
除了上述指标外,在使用D/A转换器时,还必须知道工作电源电压、输出方式、输出 值的范围和输入逻辑电平等,这些都可以在使用手册中查到。
D/A转换器的方框图如下图所示。
《数模和模数转换器》课件
提供相关厂家的产品手册和技术资料的参考文献。
类型及应用场景
探索模数转换器的各种类型以及它们在不同应用领 域中的应用情况。
数模和模数转换器的比较
1
异同对比
比较数模和模数转换器在原理、功能和
选择原则
2
应用方面的相同点和不同点。
研究选择数模和模数转换器时需要考虑 的因素和决策原则。
数模和模数转换器在实际应用中的案 例分析
音频应用
探讨数模和模数转换器在音频方面应用的典型案例,如音乐制作和音频设备中的应用。
视Hale Waihona Puke 应用探索数模和模数转换器在视频处理和图像采集方面的重要性和实际应用案例。
传感器应用
研究数模和模数转换器在传感器技术中的关键作用,如温度、压力和光传感器。
结论
总结数模和模数转换器在现代电子领域中的重要性,并展望其未来发展的趋势。
参考文献
1 专业书籍、期刊论文、技术文献
列举与该主题相关的专业书籍、期刊论文、技术文献等的参考文献。
《数模和模数转换器》 PPT课件
# 数模和模数转换器 PPT课件大纲
介绍
数模和模数转换器将数字信号转换为模拟信号,或将模拟信号转换为数字信 号。探讨其定义、重要性、和应用领域。
数模转换器
二进制数和模拟信号的转换
深入了解数字信号如何通过数模转换器转化为 连续的模拟信号。
DAC芯片
介绍数模转换器所常用的数字模拟转换芯片 (DAC芯片)。
工作原理
解释数模转换器如何工作,并探讨其基本原理。
类型及应用场景
探索数模转换器的不同类型以及其在各个应用 领域中的使用情况。
模数转换器
模拟信号和二进制数的转换
第8章数模转换器与模数转换器
R ∞
O1 O2
-
+
uo
I /1 6
2R 2R
I /8
2R
I/4
2R
I/2
2R
I= V REF / R
R
A B
R
C
R
D
I/8
I/4
I/2
I
-VREF
1. 倒T形电阻网络DAC
(1)电阻译码网络
电阻译码网络由R及2R两种电阻接成倒T形构成。由于网络两个输出端O1,O2都处 于零电位(O1点为虚地),所以从A、B、C任一节点向左看等效电阻都是2R, 如图(b)所示,因此,基准源电流I为
数据总线 d0~d7 (CS1)① (CS2)② 数据1锁存到①输入锁存器 (WR1)① 数据1输入①输入锁存器 (WR1)② 数据2输入②输入锁存器 WR2(XFER) ILE=1 D/A寄存器锁存 数据2锁存到②输入锁存器
刷新模拟输出
8.1 DAC
8.1.3 1.
DAC的主要参数
第8章 数模转换器与模数转换器
ADC与DAC在工业控制系统中的作用举例。
非电模拟量
传感器
模拟信号
ADC
数字信号
数字系统
数字信号
DAC
模拟信号
执行机构
8.1 DAC
8.1.1 D/A转换基本原理
数字量是用代码按数位组合起来表示的,每一位代码都有一定的 权值。例如,二进制数1010,第四位代码权是23,代码“1”表 示数值为“8”;第三位代码权是22 ,代码“0”表示这一位没有 数;第二位代码权是21 ,代码“1”表示数值为“2”;第一位代 码权是20,代码“0”表示这一位没有数,这样1010所代表的十 进制数是8×1+4×0+2×1+1×0=10。可见,数模转换只 要将数字量的每一位代码,按其权数值转换成相应的模拟量, 然后将各位模拟量相加,即得与数字量成正比的模拟量。
数字电路与逻辑设计 数模模数转换器PPT课件
现场信号 1 现场信号 2 现场信号 n
传感器 1 传感器 2 传感器 n
计算机自动控制系统
模拟信号 放大器
多
采样 保持器
A/D 转换器
放大器 放大器 控制对象
路
数字信号
开 微型
关
计算机
控制信号
驱动电路
模拟信号
数字信号
D/A 转换
器
在该系统中,计算机要想取得现场的各种参数,就必须先用传感器将各种 物理量测量出来,且转换成电信号,在经过A/D转换后,才能被计算机接 收;计算机对各种参数进行计算、加工处理后输出,经过D/A转换成模拟 量后,再去控制各种执行部件。
1 2n 1
第16页/共65页
2.转换精度
表明模拟输出实际值与理想值之间的偏差。绝对精度指对应一个数字量输入 所得的实际输出值与理论输出值之间的偏差。相对精度指当满量程值校准后, 任何数字输入的模拟输出值与理论值的误差,实际上即是D/A转换的线性度。
精度一般以满量程的百分数或最低有效位的分数形式给出。
某DAC精度为±0.1%,满量程VFS=10V,则该DAC的最大线性误差电压:
VE=±0.1%×10 V=±10 mV
对于n位DAC,精度为
,其1 最LS大B可能的线性误差电压
2
11
1
VE 2 2n VFS 2n1 VFS
注意:分辨率与精度是完全不同的两个概念,分辨率高低取决于位数,精度的
I1
R I0
2R
2R
2R
…
2R
2R
Kn-1
Kn-2
IOUT2
K1
K0
IF RF
IOUT1 I' |
数字电子技术教学课件第8章 数模与模数转换器
(1) 数字式可编程增益控制电路
I
D0
D1
D2
D7
D8
D9
RF
I OUT1 -
IOUT 2
O
+
2R 2R
2R
2R
R
R
R
2R
2R
2R
R
R
R
VREF
I
D0
D1
D2
D7
D8
D9
RF
I OUT1 -
IOUT 2
O
+
2R 2R
2R
2R
R
R
R
2R
2R
2R
R
R
R
VREF
倒T形电阻网络
Iout1= I0 + I1 + I2 +… I9
D0
D1
பைடு நூலகம்D2
D7
AD7520
10位CMOS电流开关型D/A转换器
D8
D9
10K
RF
R
IOUT1
–
IOUT2
O
+
2R 2R
2R
2R
R
R
R
2R
2R
2R
10K 20K
R
R
VREF
使用:1)要外接运放,
2)运放的反馈电阻可使用内部电阻 , 也可采用外接电阻)
O
VREF 210
Rf R
9 i0
( Di
实际的权电流D/A转换器电路
(M SB )
D3
D2
(LSB )
D1
D0
i
Rf –
A1
O
数电第8章数模和模数转换
该比值显然等于:
1
2n 1
VREF 2n
(2n
1)
12
3.转换误差:一般指输入端加满刻度的数字量时,DAC输出电 压的理论值与实际值之差,一般应低于0.5ULSB。
由于电路各部分都有误差,还要给出误差来表示实际能达到 的转换精度。
转换误差有时也称为线性 误差。它表示实际的D/A转换 特性和理想转换特性之间的 最大偏差。
RF (I3 I2 I1 I0 )
1.电阻数量少,结构简单;
R VREF 2R
(
d3 20
d2 21
d1 22
d0 23
)
2.电阻种类多,差别大,不 易集成。输入数 输入数
VREF 24
(d3 23
d2 22
d1 21
d0 20 )
字量
字量
o
VREF 2n
(d n1 2n1
dn2 2n2
d1 21
U OMAX
转换误差 U OMAX
1 2U LSB U OMAX
1 2U LSB UOMAX
0.25%
U LSB UOMAX
0.5%
1 2U LSB UOMAX
0.25%
1 2n -1
0.5%
U LSB UOMAX
0.5%
U LSB
VLSB 2n
UOMAX
VREF 2n
(2n
1)
14
D/A转换器的四个组成部分,均可引起转 换误差。但具有不同的特点。
由取样-保持 电路完成
•量化; •编码。
由A/D转换电路 完成
取保 样持
I 取样-保持
电路
L
O
20
数字逻辑:数模与模数转换电路
模拟信号
连续的、时间上连续变化 的信号,如声音、光线等 。
转换方式
数字信号可以通过数模转 换器转换为模拟信号,模 拟信号也可以通过模数转 换器转换为数字信号。
数字逻辑的基本门电路
AND门
当所有输入都为高电平(1)时,输 出才为高电平(1)。
NOT门
对输入信号取反,输入为高电平(1 )时输出为低电平(0),输入为低 电平(0)时输出为高电平(1)。
数字逻辑数模与模 数转换电路
目录
• 数字逻辑基础 • 数模转换电路(DAC) • 模数转换电路(ADC) • 数模与模数转换的应用 • 数模与模数转换的发展趋势
01
CATALOGUE
数字逻辑基础
数字信号与模拟信号的区别
01
02
03
数字信号
离散的、不连续的信号, 只有0和1两种状态,通常 用于表示二进制数。
集成化、微型化的电路设计
集成化
随着半导体工艺的进步,数模与 模数转换电路可以更加集成化, 减小电路体积,提高可靠性。
微型化
微型化设计可以减小电路板空间 占用,使得数模与模数转换电路 更加适用于小型化设备。
智能化的数据处理技术
数据校准
通过算法和校准技术,对数模与模数 转换电路的输出数据进行校准和修正 ,以提高转换精度。
权电阻型
根据输入数字码改变相应的权电阻的接 通或断开,从而改变输出电压。
权电容型
根据输入数字码改变相应的权电容的 充放电状态,从而改变输出电压。
权电流型
根据输入数字码改变相应的权电流源 的开关状态,从而改变输出电压。
权电压型
根据输入数字码改变相应的权电压源 的开关状态,从而改变输出电压。
DAC的性能参数
《数字电子技术》课件——第八章 数模和模数转换
d2
22
d1 21
d0
20
)
VREF 24
D
8.2.2 倒T形电阻网络D/A转换器
VO
Ri
R VREF R
1 24
(d3 23
d2 22
d1 21
d0 20 )
VREF 24
D
对n位输入时,应有
VO
Ri
R VREF R
1 2n
(dn1 2n1
dn2 2n2
d1 21
d0 20 )
VREF 2n
第6页
8.2
8.2.1 权电阻网络D/A转换器 8.2.2 倒T形电阻网络D/A转换器
8.2.1 权电阻网络D/A转换器
求和放大器 权电阻网络
模拟开关
权电流:Ii VREF Ri I0 VREF 23 R I1 VREF 22 R I2 VREF 21 R I3 VREF 20 R
第7页
S3 ~ S0受数字d3 ~ d0控制
di 0时,Ii 0
di
1时,I
流向
i
点
8.2.1 权电阻网络D/A转换器
权电阻网络D/A转ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ器的优缺点:
• 1. 优点:简单 • 2. 缺点:电阻值相差大,
难于保证精度,且大电 阻不宜于集成在IC内部
输出电压:VO RF i
RF ( I3 I2 I1 I0 )
RF
R 2
RF
(VREF R
d3
VREF 2R
d2
VREF 22 R
d1
VREF 23 R
d0 )
VREF 24
(23 d3
22d2
21d1 20 d0 )
数字电子技术课件 第8章_数模和模数转换器
2.转换速度
(1)建立时间tset 在输入数字量各位由全0变为全
1,或由全1变为全0,输出电压达到 某一规定值(例如最小值取LSB或 满度值的0.01%)所需要的时间
(2)转换速率SR
D/A转换器建立时间
在大信号工作时,即输入数字量的各位由全0变为全1,或由 全1变为0时,输出电压的变化率。这个参数与运算放大器的 压摆率类似。
IOUT2 +
VREF
D0
D1
D2
D3 D4
AD7520
D5 Ⅱ
D6
D7
D8
D9
RF
IOUT1 –
IOUT2 +
uO1 uO2
Q0 Q9
CP
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8
10 位可逆计数器 加/减
计数脉冲
加减控制 电路
v0
VREF 2n
•
Rf R
n1
[ (Di
i0
• 2i )]
v01
VREF 210
•
9 i0
Di
•
2i
9
2
Di
•
2i
v02
VREF
i0
210
8.3 A/D转换器
8.3.1 A/D转换的一般过程 8.3.2 并行比较型A/D转换器 8.3.3 逐次逼近型A/D转换器 8.3.4 双积分型A/D转换器 8.3.5 A/D转换器的主要参数
8.3 A/D转换器
根据虚断有: v / R I
I
OUT 1
V
O
REF
vI
/
R u
vO (D0 20
D1 21
...D9 29 )
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1、AD7520为10位倒T型D/A转换器;74LS160为十进制加法计数器,V REF= —10V ,ROM 表如下表要求
<1)写出74LS160地状态转换图<一个循环);
<2)对应CLK脉冲,画出74LS160地一个循环内V O地电压波形<要求标注波形对应地电压值).
A3 A2 A1 A0 D3 D2 D1 D0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 1 0 0 0 1
0 0 1 0 0 0 1 0
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 0 0 1 0 0
0 1 0 1 0 0 1 1
0 1 1 0 0 0 1 0
0 1 1 1 0 0 0 1
1 0 0 0 0 0 0 0
1 0 0 1 0 0 0 1
1 0 1 0 0 1 1 0
1 0 1 1 0 0 1 1
1 1 0 0 0 0 1 0
1 1 0 1 0 1 1 1
1 1 1 0 1 1 0 0
1 1 1 1 0 0 1 1
+ 10V
Cl K
2、下图所示电路为用D/A转换器AD7520和同步十进制计数器74LS160组成地波形
发生器电路•已知Vref= —8V,试讨论在CLK时钟作用下,输出V。
地变化情况,并画出输出电V。
地波形,标出波形图上各点电压地幅值.b5E2RGbCAP
Cl K
nnnn^
3、 下图所示电路为用 D/A 转换器AD7520和同步十六进制计数器 74LS161组成地波
形发生器电路•已知Vref= — 10V,试画出74LS161地状态转换图,讨论在CLK 时钟作用下 输出V O 地变化情况,并画出输出电V O 地波形,标出波形图上各点电压地幅值
.plEanqFDPw 4、 下图所示电路为用 D/A 转换器AD7520和同步十六进制计数器 74LS161组成地波
形发生器电路•已知Vref= — 10V,试画出74LS161地状态转换图,讨论在CLK 时钟作用下 输出V O 地变化情况,并画出输出电 V O 地波形,标出波形图上各点电压地幅值
.DXDiTa9E3d 74LSI61 LD
R D
Q EI Q 】Q 】Q .;
CLK a
CLK
>CLK 74LSI61 LD
R D
n 1 11
da 山 d?
必i 必 d] cl r 0地开1 A MTTI ^REF T "
CLK
74LSI61 IP EP PT %
枳 Qo Qi © Qi
Aq An A1 A ] Ajj
RW RAM C$ >.
i o ; J o b i o ? i 'O 4 J . 【6 i.
o11. Oi,A
3 A 2 A 1 A 0 D 3 D 2 D 1 D 0 0
0 0 0 0 0 0 0 0
0 0 1 0 0 0 1 0
0 1 0 0 0 1 0 0
0 1 1 0 0 1 1 0
1 0 0 0 1 0 0 0
1 0 1 0 1 0 1 0
1 1 0 0 1 1 0 0
1 1 1 0 1 1 1 1
0 0 0 1 0 0 0 1
0 0 1 1 0 0 1 1
0 1 0 1 0 1 0 1
0 1 1 1 0 1 1 1
1 0 0 1 1 0 0 1
1 0 1 1 1 0 1 1
1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1
5、 AD7520为10位倒T 型D/A 转换器;74LS161为十六进制加法计数器,V REF = —
8V ,ROM 表如下表要求RTCrpUDGiT
<1)写出74LS161地状态转换图 <一个循环);
<2)对应CLK 脉冲,画出74LS161地一个循环内 V O 地电压波形 <要求标注波形对应地电 压值)• Dj D 2 D J 住 CLK 1
I l 丨I I 门T T 门’丄 dq dt d-
、
+ 10V
CLK
6、一个R/2R地T形网络D/A转换器如下图所示,其输入端直接连到计数器,计数器地状态顺序
如下表所示•要求计算出计数器各状态时D/A转换器地输出电压V。
地值,填入表中,并画出与CLK对应地输出波形.设计数器初始状态Q3Q2Q I=000,Q端输出地高电平为8V,低电平为0V.5PCzVD7HxA
37?
Q2 Q1 Q o V O
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 1 0
1 0 「 1
1 0 0
0 0 0…■:
7、某D/A转换器如下图所示,当Qi=1时,相应地模拟开关Si接V REF;当Qi=1时,相应
地模拟开关Si接地試求:jLBHrnAlLg
<1 )若V REF= - 1V,求Q3Q2Q I Q O=OOO1和1111 时地v o地值;
<2 )画出计数器输入连续计数脉冲CLK时地v o波形,标出波形图上各点电压地幅值•设计数器初始状态为0000.XHAQX74J0X
已知有下图所示地元器件.图中74LS290已结成8421BCD码十进制计数状态,Q0为8、
<1)用图示元器件连接成一个以计数器输出为 D/A 转换器输入地四位 D/A 转换器;
<2)当Q 3Q 2Q 1Q 0 =0101时,求输出电压V O 地值,写出计算过程•
9、10位倒T 形电阻网络 D/A 转换器如下图所示,当R=R f 时试求:
(1) 输出电压地取值范围;
(2) 若要求电路输入数字量为 1000000000时输出电压 V °=5V,则V REF 应取何值■
(LSB) rfo rfi 也 Il II
(MSB)
2R
2R 2R 2R 2R 2R
10、在下图所示并行比较型A/D转换器中,V REF=7V,试问电路地最小量化单位△等于多少? 当V|=2.4V时输出地数字量d2 d1 d0为多少?此时地量化误差s为多少?Zzz6ZB2Ltk
CLK。