數模與模數轉換器

1、關于數模和模數轉換器第一張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月8.1 概述能將模擬量轉換為數字量的電路稱為模數轉換器，簡稱A/D轉換器或ADC；能將數字量轉換為模擬量的電路稱為數模轉換器，簡稱D/A轉換器或DAC。ADC和DAC是溝通模擬電路和數字電路的橋梁，也可稱之為兩者之間的接口。第二張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月8.2.1 D/A轉換器的基本原理將輸入的每一位二進制代碼按其權的大小轉換成相應的模擬量，然后將代表各位的模擬量相加，所得的總模擬量就與數字量成正比，這樣便實現了從數字量到模擬量的轉換?；驹淼谌龔?，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月轉換特性D/A轉換器的轉

2、換特性，是指其輸出模擬量和輸入數字量之間的轉換關系。圖示是輸入為3位二進制數時的D/A轉換器的轉換特性。理想的D/A轉換器的轉換特性，應是輸出模擬量與輸入數字量成正比。如果輸入為n位二進制數dn-1dn-2d1d0，則輸出模擬電壓為：第四張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月8.2.2 D/A轉換器的構成不論模擬開關接到運算放大器的反相輸入端（虛地）還是接到地，也就是不論輸入數字信號是1還是0，各支路的電流不變的。第五張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月設RF=R/2第六張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月分別從虛線A、B、C、D處向右看的二端網絡等效電阻都是R。不論模擬開關接

3、到運算放大器的反相輸入端（虛地）還是接到地，也就是不論輸入數字信號是1還是0，各支路的電流不變。第七張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月第八張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月第九張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月誤差分析1、因參考電壓的偏離引起的誤差2、實際運放的偏離引起的誤差3、模擬開關的導通壓降引起的誤差4、電阻阻值的偏差引起的誤差第十張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月一種簡化的CMOS開關型D/A轉換器第十一張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月CMOS開關電路的組成及工作原理第十二張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）分辨率分辨率用輸入二進制

4、數的有效位數表示。在分辨率為n位的D/A轉換器中，輸出電壓能區(qū)分2n個不同的輸入二進制代碼狀態(tài)，能給出2n個不同等級的輸出模擬電壓。分辨率也可以用D/A轉換器的最小輸出電壓與最大輸出電壓的比值來表示。10位D/A轉換器的分辨率為：（2）轉換精度D/A轉換器的轉換精度是指輸出模擬電壓的實際值與理想值之差，即最大靜態(tài)轉換誤差。（3）輸出建立時間從輸入數字信號起，到輸出電壓或電流到達穩(wěn)定值時所需要的時間，稱為輸出建立時間。第十三張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月 D/A轉換器的主要參數含義1、分辨率：所能產生的最小電壓變化量與滿刻度輸出電壓之比。位數越高，分辨能力就越強，分辨率的值越低（?。?/p>

5、。2、轉換精度（絕對精度）：實際輸出的模擬電壓與理論輸出模擬電壓間的最大誤差。與元件參數的精度、工作溫度、運放的溫度漂移及轉換位數有關。通常要求小于最小電壓變化量的一半。3、轉換時間：衡量轉換速度。4*、線性度：又稱為非線性誤差，是偏離理想的輸入-輸出特性的偏差與滿刻度輸出之比的百分率。第十四張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月集成D/A轉換器5G7520及其應用電路舉例1、輸入全為0時，調運放調零電位器使輸出為0；2、輸入全為1時，調R1使輸出為預定滿量程輸出；3、R2用以調節(jié)輸出電壓值（滿量程下降）。第十五張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月由5G7520構成數控電流源第十六張

6、，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月8.3 A/D轉換器用于將模擬信號轉換成相應的數字量，是模擬系統到數字系統的接口電路。轉換需要時間，故要求轉換期間輸入的模擬量保持不變；須進行模擬信號的離散處理，即采樣和保持。把保持的模擬量轉換成數字量的過程稱為量化過程；把量化的結果進行編碼得到輸出的數字信號。分兩步完成。第十七張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月8.3.1 采樣-保持采樣頻率越高，輸出脈沖的包絡線就越接近輸入的模擬信號。采樣定理：采樣頻率高于輸入信號最高頻率的2倍以上。第十八張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月采樣-保持器VL高電平時T導通，保持電容CH兩端的電位差即為輸出

7、電壓，處于采樣期；VL為低電平時T截止，CH無放電回路，輸出保持在采樣結束前的輸入值。第十九張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月國產單片集成采樣保持器5G582的結構示意圖和引腳圖邏輯控制輸入為差動方式：-6+0.8V時為采樣狀態(tài)，+2(+Vcc-3V)時為保持狀態(tài)。兩個模擬量輸入端第二十張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月5G582 應用舉例將輸入和輸出運放構成一個電壓跟隨器輸入高電平（3.5V）時為保持狀態(tài)；輸入低電平（0V）時為采樣狀態(tài)。用以對輸入運放的失調進行調節(jié)。第二十一張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月8.3.2 并聯（行）比較型A/D工作原理特點：是所有A/D

8、中速度最快的一種，但電路復雜、成本高、價格貴，一般分辨率較低。分辨率的提高第二十二張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月8.3.3 逐次漸近型A/D轉換器第二十三張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月3位逐次漸近型A/D轉換開始前使Q5為1，其余為0。第一個CP作用后Q1為1，其余為0。然后逐位比較。最低位為1，其余均為0時對應的模擬量的一半，目的是減小量化誤差。第二十四張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月逐次漸近型A/D的特點n位逐次漸近型A/D完成一次轉換需進行n次比較，經n+2個時鐘脈沖，即轉換一次所需時間固定，為(n+2)Tcp，屬于中速A/D。由于轉換所需時間不隨輸入的

9、改變，可采用定時查詢的方式讀取轉換結果。電路簡單，成本較低。第二十五張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月屬于逐次漸近型轉換方式的集成A/D有：ADC0801、ADC0809、AD571、AD5770等。是8位A/D，有20個管腳，三態(tài)鎖存輸出，數據可采用總線結構，轉換時間約為100s。輸入為正時，負輸入端接地，否則反之。片選讀出，為1時三態(tài)門處于高阻態(tài)，為0時接通外部總線。寫入，為0時進入啟動狀態(tài)，變?yōu)?時轉換開始，轉換結束又變?yōu)?。第二十六張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月ADC0809也是8位CMOS逐次漸近型A/D，主要用于微機數據采集系統。第二十七張，PPT共三十一頁，創(chuàng)作于2022年6月ADC0809的典型接線第二十八張