数字电子技术第七章.ppt

即数字量D是一个不大于1的n进制数。自然，这里的 D是二进制数：
D = a12－1 + a22－2 + … + an2－n , ai∈(0, 1)
实际中通常用一个参考电压UREF作模拟参考量。
第一节 D/A和A/D转换的基本原理
A
DR
R 2n
(a1
2n1
a2
2n2
an
20
)
A
DR
R 2n
( Dn1 2n1
一、权电阻型D/A转换器
UREF
R
R
R
R
2n1
2n2
2i
2
R
Sn-1
Sn-2
Si
S1
S0
Rf
1
01
01
0 1 01
0
i
uO
Dn-1
Dn-2
Di
D1
D0
uO i iiRininnf0121Di UD2RRiEnRF1f2U•R•UURUR2R2EERRnFFRnREE1niF2niF0101DDi 2ii,2i , Di D(0,i1) (0, 1)
A/D转换类
பைடு நூலகம்
A
A/D转换器
D 似用天平
测量质量
A/D转换
mmXXX 质量天平仪
mmin
第一节 D/A和A/D转换的基本原理
mmin称为量化单位。无论mmin多小，总不能是无穷小， 由mmin不能是无穷小而带来的误差称为量化误差。
量化误差是不能消除的。
D
但A/D转换得出的数字量可以
提供较模拟量更多的有效数字，
使得数据处理的总体精度大大
提高。
LSB
O
A
第一节 D/A和A/D转换的基本原理
五、 A/D转换器的主要技术参数
分辨力：A/D转换器分辨最小模拟量的能力。 分辨率：A/D转换器的二进制位数。
量化误差：量化误差通常是指1个LSB的输出变化所 对应模拟量的范围。
转换精度：A/D转换器的转换精度不仅仅取决于量化 误差，而是由多种因素决定的。 A/D转换器的转换精度一 般表示为γ±nLSB。
Dn2 2n2
D0 20 )
A
注意，A虽是模拟量，
但并不能取任意值，而只
能根据输入量D得到某些特
定值。
O LSB
D/A转换特性
D
第一节 D/A和A/D转换的基本原理
三、 D/A转换器的主要技术参数
分辨力：D/A转换器分辨最小模拟量的能力。
分辨率：通常指D/A转也换就是器最的低二有进效制位L位SB数所。对
应的模拟量 ，记作RLSB 。
满量程：D/A转换器可输出模拟量的最大值。
显然位数越多，D/A转换器所能输出
大值非称线为性非误线差性误：差在的 分。辨最满率小量是模程统拟范一量围的值。也内有越偏时小离对，理二因想者而不分转加辨换区力特分与性。的最
第一节 D/A和A/D转换的基本原理
三、 D/A转换器的主要技术参数
第三节 A/D转换器
一、A/D转换器的关键部件——比较器
A/D转换的过程就是用模拟量A 与参考量R比较的过程，因此，电 uX UREF 压比较器就成了A/D转换器中重要 uX
∞ 01 D
部件。
UREF
+
比较器的输出为
1 D 0
uX UREF uX UREF
第三节 A/D转换器
二、取样—保持电路
D0
uO
放大器输出电压是多少？
解：
3
uO
Rf U REF R
Di 2i
810 (23 100
21
1)V
8.8V
i 0
权 电 阻 型 D/A 转 换 器 中 的 解 码 网 络 所 用 的 阻 值 范 围 很 大 , 特别是当分辨率较高时, 电阻值的范围会大得难以实现。
第二节 D/A转换器
二、R-2R 网络型D/A转换器
第一节 D/A和A/D转换的基本原理
四、 A/D转换的基本原理
A/D转换的过程，是一个将模拟信号变换为数字信号 的编码过程。 数字D永远不能精确地表
若模拟参示一被个考测最量物小为体 砝R质 码，m量m则minx的输，精而出度只数去能字逼以量D和输入模拟量A之 间的关系为近D。≈ A/R
R（UREF）
第二节 D/A转换器
右图所示的电路中，设 UREF
n=4, UREF =－10V, R=100kΩ, Rf=8kΩ, 输 入 二 进 制 数 码
R
R
R
R
2n1
2n2
2i
2
R
Rf
Sn-1
Sn-2
Si
S1
S0
1
01
01
01
01
0
S3S2S1S0 为 1011 。 试 问 运 算
Dn-1
Dn-2
Di
D1
模拟信号
f(t)
所谓取样就是将一个时间上连 续变化的模拟量转换为时间上离散 的模拟量。
第七章 D/A转换器和A/D转换器
第一节 D/A和A/D转换的基本原理 第二节 D/A转换器 第三节 A/D转换器
小结
第一节 D/A和A/D转换的基本原理
一、模拟量、数字量以及二者的相互转换 数字控制
连续变化的物理量称为模拟量，模拟量是可系以统连框续图取
值的。有规律但不连续的变化量称为数字量，也连叫续离变散化量的。
转换时间：完成一次转换所用的时间。
第一节 D/A和A/D转换的基本原理
五、 A/D转换器的主要技术参数
转换速率：每秒转换的次数。 转换速率与转换时间不一定是倒数关系。 例如：
两次转换过程允许有部分时间的重叠， 因而转速率大于转换时间的倒数，这称作 管线（pipelining）工作方式。
第二节 D/A转换器
IREF 2/ RIREF R
R
R
UREF
2/ IR2EFR
2R
2R
2R
2R 2R
Sn-1
Sn-2
Si
S1
S0
Rf
1
01
01
01
01
0
虚i 地
uO
Dn-1
Dn-2
Di
D1
D0
对地电
阻为2R
IREF值i，U从R与RE而IF权2R克电EnF服阻uo了ni网0权1络D电相iRi阻比f2网，i ,络R-U阻2R2R值电EnDFR多阻Ri、f网ni阻络01(值中0D差,i只12别i有),大R、的D2缺Ri 点两。(种0,阻1)
转换精度：通常以满量程相对误差来说明D/A转换器 的转换精度。
(u)max
2n U LSB
(Δu)max为最大绝 对误差。
建立时间：从输入数字信号稳定到输出模拟信号稳定 所需要的时间。
建立时间决定了D/A转换器输出信号
温度系数：在规定范所围能内达，到温的最度小变重化复1周℃期时。，增益、 线性度、零点及偏移等参数的变化量分别称为增益温度系 数、线性度温度系数、零点温度系数、偏移温度系数。
数字量是不能连续取值的。
模拟量
处理后的数
被控对象
执 字信息
行
传
机
感
构
电压、电电数流的字或模信频拟号量
器
率等电量
数字系统
D/A
A/D
转
转
换
换
第一节 D/A和A/D转换的基本原理
二、D/A转换的基本原理
要将模拟量A转换为数字量D，需要一个模拟参考量
R ，使得
A = DR
若 max{A}=R
则 0≤D≤1