《数字电子技术基础》第9章.数模模数转换电路资料

9.2 A/D转换电路
3.D/A转换电路
9.2 A/D转换电路
4.比较器
9.2 A/D转换电路
5.控制逻辑电路
由5个D触发器FA～FE连成模数为5 的环形计数器和门电路组成。将环形 计数器中FA先置“1”，在时钟CP的 控制下，“1”按 FA→FB→FC→FD→FE循环移位，同时 在比较器输出信号的作用下，控制寄 存器输出二进制数的变化。
9.2 A/D转换电路
A/D转换是D/A转换的逆过程，在A/D转换 电路中，将一个输入连续的模拟信号变换为输 出离散的数字信号。若模拟参考量为UERF，则 输出数字量D和输入模拟量A之间的关系为
9.2 A/D转换电路
9.2.1 采样-保持电路
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在A/D转换过程中，
持电路，使输入A/D转 换电路的信号在一次转 换时间内保持不变。
例9.2.1在图9.2.7电路中，已知UREF=12 V，输 入模拟电压4.9 V，确定3位并行比较A/D电路的输出 数字量。
解：当输入模拟电压4.9 V时，从图9.2.7电路 中的比较器输入电压是在5UREF/14到7UREF/14之间， 可得出输出C1C2C3C4C5C6C7=1110000。对照表9.2.1或 分析电路图9.2.7，得到输出的数字量为011。
图9.1.4 权电阻网络D/A转换电路
9.1 D/A转换电路
9.1.2 倒T电阻网络
n位倒T电阻网络D/A转换电路原理图如图9.1.5所示。
图9.1.5 倒T电阻网络D/A转换电路
9.1 D/A转换电路
9.1.3 权电流D/A转换电路
倒T电阻网络D/A转换电路中的模拟开 关存在着导通电阻和导通压降，它们会引 起流过各支路的电流变化，产生转换电流 误差问题。为了改进倒T电阻网络D/A转 换电路的精度，可以采用恒流源代替各支 路电阻产生电流的权电流D/A转换电路。
ui=5.6 V转换ui=5.6 V。开始 环形计数器的QA=1，则RS触发器输出Q3Q2Q1=100，所以uo=4-0.5=3.5 V。 因为uo＜ui，所以CO=0。在第2个时钟脉冲上升沿到来后，QB=1，RS触发器 输出Q3=1，Q2=1，此时Q3Q2Q1=110，所以uo=6-0.5=5.5 V。因为uo＜ui，所 以CO=0。接着第3个时钟脉冲上升沿到来后，QC=1，RS触发器输出 Q3Q2Q1=111，经D/A转换器后uo=7-0.5=6.5 V，使uo＞ui，CO=1。在第4个时 钟脉冲上升沿到来后，QD=1，RS触发器Q3Q2Q1变化为110。在第5个时钟脉 冲上升沿到来后，QE=1，打开输出门GA、GB、GC，将转换的数字结果读出， 即模拟输入电压为5.6 V时,转换为三位二进制码110。
标准电压UREF分成8段（量化阶 梯），其中6段间隔为1/7 UREF， 另外两段间隔（最初和最末）为
1/14 UREF。因此，输入模拟电压 从0到UREF整个范围内，它的最大 量化误差都是一样的，即永远不
会超过UREF/14，如图9.2.6所示。
图9.2.6 数字输出与模 拟输入之间的对应关系
9.2 A/D转换电路
9.2 A/D转换电路
9.2.3 逐次比较A/D转换电路
1.补偿电压电路
在图9.2.8电路中，若使量化误差减小，提高精度，可采用 有舍有入量化方法。
图9.2.8 3位逐次比较A/D转换电路图
9.2 A/D转换电路
2.采样-保持电路
逐次比较A/D转换电路 不像并行比较A/D转换电路 速度快，所以在模拟输入信 号转换到数字信号期间，输 入模拟量应该保持不变，输
第9章 数/模和模/数转换电路
9.1 D/A转换电路 9.2 A/D转换电路 9.3 集成D/A与A/D转换电路及其应用
9.1 D/A转换电路
9.1 D/A转换电路
9.1.1 权电阻网络
图9.1.4是利用权电阻解码网络构成的D/A转换电路。图中包括四个 主要部分：n个电子开关，n个权电阻（R/2n-1，R/2n-2，…，R/2，R） 组成的解码网络，参考电压UREF（或称基准电压），求和运算放大器。
9.2 A/D转换电路
9.2.4 双积分A/D转换电路
图9.2.10是一个n位双积分A/D转换电路，它由积分器A1、比 较器A2、n位二进制计数器和控制逻辑电路四部分组成。
图9.2.10 双积分A/D转换电路
9.2 A/D转换电路
双积分A/D转换电路先把电压转换成中间 量时间，再将时间转换为数字量，所以也称为 V T转换电路。还可以把电压转换成其他物理 量，如先把电压转换成频率，再将频率转换为 数字量，即V F转换电路。上述介绍的转换方 法属于间接转换，双积分A/D转换电路是间接 转换方法中应用最为普遍的电路。逐次比较、 并行比较等A/D转换方法直接将电压转换为数 字，属于直接转换法。
9.1 D/A转换电路
9.1.4 D/A转换电路的主要技术指标
1.转换精度
2）满量程
1）分辨率
3）失调误差
5）温度系数
4）非线性误差
9.1 D/A转换电路
2.转换速度
1）建立时间
2）转换速率
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所谓采样就是将一 个时间上连续变化的模 拟量转换为时间上离散 的模拟量。图9.2.3表 示出了模拟信号与采样 信号的波形关系。
图9.2.3 模拟信号采样过程
9.2 A/D转换电路
9.2.2 并行比较A/D转换电路
假定被转换的模拟输入电压ui 在0～UREF范围内变化。量化采用 有舍有入方式，利用电阻分压把
9.2 A/D转换电路
6.逐次比较寄存器
3个边沿RS触发器用 来暂存变化的二进制数字。 1号触发器寄存二进制数 的最低位（LSB），3号触 发器寄存二进制数的最高 位（MSB）。
9.2 A/D转换电路
7.输出电路
9.2 A/D转换电路
8.工作原理
例9.2.2在图9.2.8中3位A/D转换电路中,3位D/A转换电路中参考电压 UREF=7 V，若模拟输入电压ui=5.6 V，输出的3位数字量Q2Q1Q0为多少？