十一章模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換.p

1、返回返回第第1111章章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換開始開始模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換是實(shí)現(xiàn)模擬電路模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換是實(shí)現(xiàn)模擬電路與數(shù)字電路協(xié)同工作的接口，本章首先介紹與數(shù)字電路協(xié)同工作的接口，本章首先介紹A/D、D/A轉(zhuǎn)換的基本原理，然后分析幾種典轉(zhuǎn)換的基本原理，然后分析幾種典型的型的A/D、D/A電路，最后簡單介紹集成電路，最后簡單介紹集成A/D、D/A器件的型號、特性和基本用法。器件的型號、特性和基本用法。目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)

2、字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第2頁頁11.1 數(shù)數(shù)/模（模（D/A）轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換器11.2 模模/數(shù)（數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器）轉(zhuǎn)換器返回總目錄返回總目錄目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第3頁頁 D/A轉(zhuǎn)換電路的目的是將數(shù)字式信號（一列數(shù)碼脈沖）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換電路的目的是將數(shù)字式信號（一列數(shù)碼脈沖）轉(zhuǎn)換成幅度對應(yīng)于數(shù)碼值的模擬電信號，它是數(shù)字設(shè)備與模擬設(shè)換成幅度對應(yīng)于數(shù)碼值的模擬電信號，它是數(shù)字設(shè)備與模擬設(shè)備通信的必備部件。備

3、通信的必備部件。D/A轉(zhuǎn)換電路一般由轉(zhuǎn)換電路一般由基準(zhǔn)電壓源基準(zhǔn)電壓源/電流源電流源;模擬開關(guān)模擬開關(guān);電阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò);運(yùn)算放大器等部分組成。運(yùn)算放大器等部分組成。本節(jié)介紹幾種常用本節(jié)介紹幾種常用D/A轉(zhuǎn)換電路及集成轉(zhuǎn)換電路及集成D/A轉(zhuǎn)換電路。轉(zhuǎn)換電路。目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第4頁頁n權(quán)電阻權(quán)電阻D/A轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路集成運(yùn)放反相輸入端為集成運(yùn)放反相輸入端為“虛地虛地”，每個(gè)開關(guān)可以切換到兩個(gè)，每個(gè)開關(guān)可以

4、切換到兩個(gè)不同的位置，切換到哪個(gè)位置由相應(yīng)位數(shù)字量不同的位置，切換到哪個(gè)位置由相應(yīng)位數(shù)字量Bi 控制。當(dāng)數(shù)控制。當(dāng)數(shù)字量為字量為“1”時(shí)，開關(guān)接基準(zhǔn)電壓時(shí)，開關(guān)接基準(zhǔn)電壓ER；當(dāng)數(shù)字量為；當(dāng)數(shù)字量為“0”時(shí)，開時(shí)，開關(guān)接地。關(guān)接地。 Bn-1Bn-2B1B0目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第5頁頁選擇權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)中電阻的阻值使流過該電阻的電流與該選擇權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)中電阻的阻值使流過該電阻的電流與該電阻所在位的權(quán)值成正比。這樣，

5、從最高位到最低位，每一電阻所在位的權(quán)值成正比。這樣，從最高位到最低位，每一位對應(yīng)的電阻值應(yīng)是相鄰高位的位對應(yīng)的電阻值應(yīng)是相鄰高位的2倍，使各支路電流從高位到倍，使各支路電流從高位到低位逐位遞減低位逐位遞減1/2。當(dāng)輸入二進(jìn)制數(shù)碼中某一位當(dāng)輸入二進(jìn)制數(shù)碼中某一位Bi=1時(shí)，開關(guān)時(shí)，開關(guān)Si接至基準(zhǔn)電壓接至基準(zhǔn)電壓ER，這時(shí)在相應(yīng)的電阻，這時(shí)在相應(yīng)的電阻Ri支路上產(chǎn)生電流為支路上產(chǎn)生電流為11222iRRRininiEEEIRRR 當(dāng)當(dāng)Bi=0時(shí)，開關(guān)時(shí)，開關(guān)Si 接地，電流接地，電流 Ii = 0。 目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬

6、電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第6頁頁第第i 路的電流為路的電流為 1fof1022niRiniR EUR IBR 總的輸出電流總的輸出電流 輸出電壓輸出電壓 122iRiinEIBR111110002222nnniiRRiiinniiiEEIIBBRR正比于輸入數(shù)碼對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值正比于輸入數(shù)碼對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼

7、續(xù)第第7頁頁nR-2R T型型D/A轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路R-2R T型型D/A轉(zhuǎn)換原理電路如圖。與權(quán)電阻轉(zhuǎn)換原理電路如圖。與權(quán)電阻D/A轉(zhuǎn)換電路一轉(zhuǎn)換電路一樣，二進(jìn)制碼樣，二進(jìn)制碼Bi 控制著開關(guān)控制著開關(guān)Si 的位置。的位置。Bi為為1，Si接接ER；Bi為為0，Si接地。接地。B0B1B2Bn-2Bn-1目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第8頁頁集成運(yùn)放反相輸入端為集成運(yùn)放反相輸入端為“虛地虛地”。因此，從兩端的。因此，從

8、兩端的T型結(jié)點(diǎn)型結(jié)點(diǎn)開始，向中間逐結(jié)點(diǎn)推算，很容易得到：當(dāng)開始，向中間逐結(jié)點(diǎn)推算，很容易得到：當(dāng)Bi=1,其余位均為其余位均為0時(shí)，從結(jié)點(diǎn)時(shí)，從結(jié)點(diǎn)i 向左向右看的電阻都是向左向右看的電阻都是2R，這樣，這樣,從開關(guān)從開關(guān)Si經(jīng)經(jīng)2R支路流進(jìn)結(jié)點(diǎn)的電流等分后分別向左向右流出支路流進(jìn)結(jié)點(diǎn)的電流等分后分別向左向右流出,其等效電路如其等效電路如圖圖I目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第9頁頁由等效電路可求出，接電源支路所提供的電

9、流均為由等效電路可求出，接電源支路所提供的電流均為Ii=E/3R。由于在每個(gè)結(jié)點(diǎn)向三個(gè)反向看的等效電阻相等（由于在每個(gè)結(jié)點(diǎn)向三個(gè)反向看的等效電阻相等（2R），因此，），因此，這個(gè)電流在流向集成運(yùn)放反相輸入端的途中，每經(jīng)過一個(gè)結(jié)這個(gè)電流在流向集成運(yùn)放反相輸入端的途中，每經(jīng)過一個(gè)結(jié)點(diǎn)，電流都要減小一半。點(diǎn)，電流都要減小一半。二進(jìn)制碼最高位對運(yùn)放輸入端方向的電流為二進(jìn)制碼最高位對運(yùn)放輸入端方向的電流為012 36RREEIRR其它各位產(chǎn)生的電流逐位減小一半，依次為其它各位產(chǎn)生的電流逐位減小一半，依次為00002(1)11111,2222ninIIII目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返

10、回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第10頁頁這種電路中電阻阻值只有這種電路中電阻阻值只有R 和和2R兩種，精度易于保證，且流兩種，精度易于保證，且流過各模擬開關(guān)的電流均相同，所以給設(shè)計(jì)和制作帶來方便，過各模擬開關(guān)的電流均相同，所以給設(shè)計(jì)和制作帶來方便，故集成故集成D/A電路中多采用這種電路形式。電路中多采用這種電路形式。 二進(jìn)制碼控制的各開關(guān)對集成運(yùn)放輸入端產(chǎn)生的總電流為二進(jìn)制碼控制的各開關(guān)對集成運(yùn)放輸入端產(chǎn)生的總電流為110(1)0011223 2nniRininiiE

11、IIBR輸出電壓輸出電壓1o023 2nfRiiniR EUBR正比于輸入數(shù)碼對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值。正比于輸入數(shù)碼對應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值。目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第11頁頁n倒置倒置T型型D/A轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路R-2R T型型D/A轉(zhuǎn)換電路中轉(zhuǎn)換電路中,數(shù)字信號各位的傳輸時(shí)間不同，因數(shù)字信號各位的傳輸時(shí)間不同，因而輸出端會(huì)產(chǎn)生尖峰效應(yīng)。倒置而輸出端會(huì)產(chǎn)生尖峰效應(yīng)。倒置T型型D/A轉(zhuǎn)換電路可以克服這轉(zhuǎn)換電路可以克服這種缺點(diǎn)。

12、種缺點(diǎn)。目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第12頁頁集成運(yùn)放反相輸入端為集成運(yùn)放反相輸入端為“虛地虛地”，所以，不論開關(guān)切換，所以，不論開關(guān)切換到哪個(gè)位置，到哪個(gè)位置，2R上端都接了上端都接了0電位。這樣，從電阻網(wǎng)絡(luò)左端電位。這樣，從電阻網(wǎng)絡(luò)左端開始開始,用串并聯(lián)方法可以得到從用串并聯(lián)方法可以得到從ER看進(jìn)去的對地的等效電阻為看進(jìn)去的對地的等效電阻為R。這樣，從參考電源。這樣，從參考電源ER流進(jìn)電阻網(wǎng)絡(luò)的電流為流進(jìn)電阻網(wǎng)絡(luò)

13、的電流為I=ER/R。類似類似R-2R T型型D/A轉(zhuǎn)換電路的分析可知，每經(jīng)過一個(gè)節(jié)轉(zhuǎn)換電路的分析可知，每經(jīng)過一個(gè)節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過電阻向上流的電流減小一半，正好反映了二進(jìn)制各點(diǎn)，經(jīng)過電阻向上流的電流減小一半，正好反映了二進(jìn)制各位碼應(yīng)滿足的位權(quán)關(guān)系。因此，可直接寫出位碼應(yīng)滿足的位權(quán)關(guān)系。因此，可直接寫出2222of01(1)1120f1201()222221(2222 )2nnnnininnniRnninBBBBUI RE RBBBBR 目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬

14、量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第13頁頁該電路工作時(shí)該電路工作時(shí), ,在前一組二進(jìn)制碼切換到后一組在前一組二進(jìn)制碼切換到后一組二進(jìn)制碼時(shí)二進(jìn)制碼時(shí), ,各位碼對應(yīng)的電流同時(shí)到各位碼對應(yīng)的電流同時(shí)到達(dá)集成運(yùn)達(dá)集成運(yùn)放輸入端放輸入端, ,因而不會(huì)產(chǎn)生尖峰效應(yīng)。因而不會(huì)產(chǎn)生尖峰效應(yīng)。 目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第14頁頁nD/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) n分辯率分辯率 輸出模擬電壓可能被分離的

15、數(shù)目。常用輸入二進(jìn)制數(shù)的輸出模擬電壓可能被分離的數(shù)目。常用輸入二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)位數(shù)N表示其分辨率。表示其分辨率。n精度精度 D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)際輸出模擬電壓與理想輸出值之間存在的轉(zhuǎn)換器實(shí)際輸出模擬電壓與理想輸出值之間存在的最大偏差。最大偏差。n建立時(shí)間建立時(shí)間 D/A轉(zhuǎn)換器輸入從全轉(zhuǎn)換器輸入從全“0”突變?yōu)槿蛔優(yōu)槿?”（或從全（或從全“1”突變突變?yōu)槿珵槿?”）時(shí)，轉(zhuǎn)換器輸出達(dá)到與最終穩(wěn)定值相差）時(shí)，轉(zhuǎn)換器輸出達(dá)到與最終穩(wěn)定值相差 1/2LSB范圍內(nèi)所需要的時(shí)間，又稱滿量程建立時(shí)間。是范圍內(nèi)所需要的時(shí)間，又稱滿量程建立時(shí)間。是描述描述D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度的重要性能指標(biāo)。轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度的重要性能

16、指標(biāo)。 目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第15頁頁nD/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) (續(xù)續(xù))n非線性誤差非線性誤差 D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)際傳輸特性曲線和平均傳輸特性曲線之間的轉(zhuǎn)換器實(shí)際傳輸特性曲線和平均傳輸特性曲線之間的最大偏差。也稱非線性度或線性度。最大偏差。也稱非線性度或線性度。n傳輸延遲傳輸延遲 從數(shù)字輸入變化到模擬輸出，電流達(dá)到其最終值的從數(shù)字輸入變化到模擬輸出，電流達(dá)到其最終值的90%所需的時(shí)間。所需

17、的時(shí)間。n靜態(tài)功耗靜態(tài)功耗 規(guī)定負(fù)載下，輸入全規(guī)定負(fù)載下，輸入全“0”和全和全“1”時(shí)所消耗的最大功率。時(shí)所消耗的最大功率。 n電源電壓抑制比電源電壓抑制比單位電源電壓變化所引起的模擬量輸出的變化。單位電源電壓變化所引起的模擬量輸出的變化。 目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第16頁頁nDAC0830系列集成系列集成D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器DAC0830系列包括系列包括DAC0830，DAC0831，DAC0832。我們以。我們

18、以DAC0832為例說明其基本工作過程。為例說明其基本工作過程。DAC0832芯片內(nèi)含有一個(gè)八位芯片內(nèi)含有一個(gè)八位D/A轉(zhuǎn)換電路，由倒轉(zhuǎn)換電路，由倒T型電阻網(wǎng)型電阻網(wǎng)絡(luò)和電子開關(guān)組成。還包括一個(gè)八位的輸入寄存器和一個(gè)八絡(luò)和電子開關(guān)組成。還包括一個(gè)八位的輸入寄存器和一個(gè)八位的位的DAC寄存器。當(dāng)寄存器。當(dāng)DAC寄存器中的數(shù)字信號在進(jìn)行寄存器中的數(shù)字信號在進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換時(shí)，下一組數(shù)字信號可存入輸入寄存器，這樣可提高轉(zhuǎn)換換時(shí)，下一組數(shù)字信號可存入輸入寄存器，這樣可提高轉(zhuǎn)換速度。芯片外接集成運(yùn)放，將轉(zhuǎn)換成的模擬電流信號放大后速度。芯片外接集成運(yùn)放，將轉(zhuǎn)換成的模擬電流信號放大后轉(zhuǎn)變成電壓信號輸出。轉(zhuǎn)變

19、成電壓信號輸出。目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第17頁頁DAC0832原理框圖原理框圖目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第18頁頁DAC0832引線排列圖引線排列圖目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案

20、：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第19頁頁各引腳功能簡要說明如下：各引腳功能簡要說明如下：D0D7：八位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入，：八位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入，D7為最高位，為最高位，D0為最低位。為最低位。Iout1:模擬電流輸出端。模擬電流輸出端。Iout2:模擬電流輸出端，接地。模擬電流輸出端，接地。Rf:若外接的集成運(yùn)放電路增益小，則在該引出端與集成運(yùn)放若外接的集成運(yùn)放電路增益小，則在該引出端與集成運(yùn)放輸出端之間加接電阻；若外接的集成運(yùn)放電路增益足夠大，輸出端之間加接電阻；若外接的集成運(yùn)放電路增益足夠大，則不必外接電

21、阻，直接將該引出端與運(yùn)放輸出端相連。則不必外接電阻，直接將該引出端與運(yùn)放輸出端相連。Uref:基準(zhǔn)參考電壓端，在基準(zhǔn)參考電壓端，在+10V-10V之間選擇。之間選擇。UCC:電源電壓端，在電源電壓端，在+5V+15V之間選擇，之間選擇，+15V最佳。最佳。DGND：數(shù)字電路接地端。：數(shù)字電路接地端。AGND：模擬電路接地端，通常與：模擬電路接地端，通常與DGND相接。相接。目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第20頁頁：片選

22、信號，低電平有效。：片選信號，低電平有效。CS：DAC寄存器的傳送控制信號，低電平有效。寄存器的傳送控制信號，低電平有效。XFER：DAC寄存器的寫入控制信號，低電平有效。寄存器的寫入控制信號，低電平有效。2WRILE(Input Latch Enable)：數(shù)據(jù)允許鎖存信號，高電平有效。：數(shù)據(jù)允許鎖存信號，高電平有效。：輸入寄存器的寫入控制信號，低電平有效。：輸入寄存器的寫入控制信號，低電平有效。1WR目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼

23、續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第21頁頁A/D轉(zhuǎn)換器的功能是將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器的功能是將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出。由于輸入的模擬信號在時(shí)間上是連續(xù)變化的，而輸出輸出。由于輸入的模擬信號在時(shí)間上是連續(xù)變化的，而輸出的數(shù)字信號是不連續(xù)的，所以轉(zhuǎn)換只能在某些瞬間對輸入進(jìn)的數(shù)字信號是不連續(xù)的，所以轉(zhuǎn)換只能在某些瞬間對輸入進(jìn)行取樣，然后將這些取樣值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。行取樣，然后將這些取樣值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。因此，因此，A/D轉(zhuǎn)換須先對輸入的模擬信號進(jìn)行采樣，然后轉(zhuǎn)換須先對輸入的模擬信號進(jìn)行采樣，然后進(jìn)入保持，在保持時(shí)間內(nèi)將采樣的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并按進(jìn)入保持，在保持時(shí)間內(nèi)將采樣的信號轉(zhuǎn)換為數(shù)

24、字量，并按一定編碼形式輸出。一定編碼形式輸出。目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第22頁頁n逐次逼近式逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器逐次逼近型逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器的原理轉(zhuǎn)換器的原理 寄存器從最高位置開始每次在該位設(shè)寄存器從最高位置開始每次在該位設(shè)“1”，該數(shù)字量經(jīng)，該數(shù)字量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓uo，送入比較器與輸入模擬電壓，送入比較器與輸入模擬電壓ui進(jìn)行比較。若進(jìn)行比較。若uoui

25、，說明數(shù)字量過大，此位應(yīng)改回，說明數(shù)字量過大，此位應(yīng)改回“0”；若；若uoui，說明數(shù)字量還不夠大，此位，說明數(shù)字量還不夠大，此位 “1”應(yīng)保留。應(yīng)保留。逐位進(jìn)行嘗試直到最低位，寄存器里的數(shù)字就是對應(yīng)于輸入逐位進(jìn)行嘗試直到最低位，寄存器里的數(shù)字就是對應(yīng)于輸入電壓電壓ui的輸出數(shù)字量。的輸出數(shù)字量。目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第23頁頁4位二進(jìn)制數(shù)的逐次逼近型位二進(jìn)制數(shù)的逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 六位順序六位順序脈

26、沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器邏輯控制門邏輯控制門移位寄存器移位寄存器電壓比較器電壓比較器四位四位D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器讀出門讀出門目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第24頁頁順序脈沖發(fā)生器工作波形順序脈沖發(fā)生器工作波形 123456最高位設(shè)最高位設(shè)“1”次高次高位位設(shè)設(shè)“1”第三第三位位設(shè)設(shè)“1”最低最低位位設(shè)設(shè)“1”控制讀出數(shù)字量控制讀出數(shù)字量鎖定讀出門鎖定讀出門目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等

27、學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第25頁頁四位逐次逼近型四位逐次逼近型ADC的轉(zhuǎn)換過程（基準(zhǔn)電壓的轉(zhuǎn)換過程（基準(zhǔn)電壓8V） 10004d3=001002d2=101103d1=101113.5d0=10111開啟其讀出門，讀出結(jié)果開啟其讀出門，讀出結(jié)果d3d2d1d0uo(V)確定位碼確定位碼ui(V)3.63.63.63.6順序順序1234561000鎖定讀出，開始下一次轉(zhuǎn)換鎖定讀出，開始下一次轉(zhuǎn)換目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與

28、模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第26頁頁n雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器是一種間接轉(zhuǎn)換式轉(zhuǎn)換器是一種間接轉(zhuǎn)換式A/D轉(zhuǎn)換器，它首先轉(zhuǎn)換器，它首先把輸入的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成與之成正比的時(shí)間寬度信號，把輸入的模擬電壓信號轉(zhuǎn)換成與之成正比的時(shí)間寬度信號，然后在這個(gè)時(shí)間寬度里對固定頻率的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)然后在這個(gè)時(shí)間寬度里對固定頻率的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)的結(jié)果就是正比于輸入模擬電壓的數(shù)字信號。的結(jié)果就是正比于輸入模擬電壓的數(shù)字信號。目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回

29、高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第27頁頁tCPtt積分器輸入電壓積分器輸入電壓uoui URT1定時(shí)積分定時(shí)積分T2不定時(shí)積分不定時(shí)積分T2雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器工作原理轉(zhuǎn)換器工作原理目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第28頁頁定時(shí)積分階段：積分器對輸入電壓在固定時(shí)間間隔內(nèi)積分定時(shí)積分階段：積

30、分器對輸入電壓在固定時(shí)間間隔內(nèi)積分1CTN T1Ci1o1ii01dTN TuTutuuCRRCRC 不定時(shí)積分階段：積分器對參考電壓不定時(shí)積分階段：積分器對參考電壓 UR積分，積分，uo=0結(jié)束。結(jié)束。2CCCRo2iRi01d0TN TD TN TUutuUuCRRCRCRC輸出數(shù)字量：輸出數(shù)字量：2iCRTNDuTU其中，其中，TC 為時(shí)鐘脈沖為時(shí)鐘脈沖(CP)的周期。的周期。與積分電路參數(shù)無關(guān)！與積分電路參數(shù)無關(guān)！目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字

31、量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第29頁頁由于采用了積分器，可有效抑制各種平均值為零的噪由于采用了積分器，可有效抑制各種平均值為零的噪聲。雙積分型聲。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，工作性轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，工作性能穩(wěn)定。能穩(wěn)定。雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換過程中兩次積分的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換過程中兩次積分的R、C參數(shù)參數(shù)相同，所以轉(zhuǎn)換結(jié)果與相同，所以轉(zhuǎn)換結(jié)果與R、C的值無關(guān)。可以用精度較低的的值無關(guān)。可以用精度較低的元器件做成精度很高的雙積分型元器件做成精度很高的雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的主要缺點(diǎn)是工作速度低，一般轉(zhuǎn)換器的主要缺點(diǎn)是工作速度低，

32、一般都在每秒幾十次以內(nèi)。主要應(yīng)用于對轉(zhuǎn)換速度要求不高的都在每秒幾十次以內(nèi)。主要應(yīng)用于對轉(zhuǎn)換速度要求不高的場合。場合。目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第30頁頁n A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)n分辨率分辨率 以輸出二進(jìn)制數(shù)或十進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示，它說明以輸出二進(jìn)制數(shù)或十進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示，它說明A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換器對輸入信號的分辨能力。位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換器對輸入信號的分辨能力。位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越

33、高。精度越高。n量化誤差量化誤差 又稱為最低有效位誤差或分層誤差，由于轉(zhuǎn)換器的有限又稱為最低有效位誤差或分層誤差，由于轉(zhuǎn)換器的有限分辨率（量化單位有限）而造成。分辨率（量化單位有限）而造成。n最大線性誤差（精度）最大線性誤差（精度）A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)際傳輸特性曲線與理想傳輸特性曲線之間的轉(zhuǎn)換器實(shí)際傳輸特性曲線與理想傳輸特性曲線之間的最大偏差。最大偏差。 目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第31頁頁n A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)

34、轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)(續(xù)續(xù))n轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度 完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。n電源電壓抑制比電源電壓抑制比 保持輸入模擬電壓不變，當(dāng)轉(zhuǎn)換電路電源電壓發(fā)生變化保持輸入模擬電壓不變，當(dāng)轉(zhuǎn)換電路電源電壓發(fā)生變化時(shí)，對輸出產(chǎn)生的影響，一般用輸出數(shù)字量的絕對變化時(shí)，對輸出產(chǎn)生的影響，一般用輸出數(shù)字量的絕對變化量來表示。量來表示。 目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第32頁頁n集成集成A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 ADC08

35、09ADC0809內(nèi)部基本電路是逐次比較型內(nèi)部基本電路是逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換電路，其原轉(zhuǎn)換電路，其原理框圖及芯片引腳排列圖如圖理框圖及芯片引腳排列圖如圖目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第33頁頁IN0IN7：8路模擬信號輸入端。路模擬信號輸入端。A2、A1、A0：8路模擬信號的地址碼輸入端。路模擬信號的地址碼輸入端。D0D7：轉(zhuǎn)換后輸出的數(shù)字信號。：轉(zhuǎn)換后輸出的數(shù)字信號。START：啟動(dòng)端。下降沿觸發(fā)，：啟動(dòng)端。下降沿觸

36、發(fā)，A/D轉(zhuǎn)換開始進(jìn)行。轉(zhuǎn)換開始進(jìn)行。ALE：通道地址鎖存信號輸入端。：通道地址鎖存信號輸入端。 OE：輸出允許端。：輸出允許端。 EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，由內(nèi)部控制邏輯電路產(chǎn)生。：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，由內(nèi)部控制邏輯電路產(chǎn)生。 UR(+)和和UR( )：參考電壓輸入端。該電壓確定輸入模擬量：參考電壓輸入端。該電壓確定輸入模擬量的電壓范圍。若將的電壓范圍。若將UR(+)接接UDD，UR( )接接GND，當(dāng)電源電，當(dāng)電源電壓壓UDD為為+5V時(shí)，輸入模擬量的電壓范圍為時(shí)，輸入模擬量的電壓范圍為0+5V。UDD：電源端，：電源端，+5V。GND：接地端。：接地端。目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束

37、返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第34頁頁n集成集成A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 MC14433MC14433內(nèi)部基本電路為雙積分型內(nèi)部基本電路為雙積分型A/D轉(zhuǎn)換電路，原理如圖轉(zhuǎn)換電路，原理如圖目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第35頁頁虛線框內(nèi)為集成電路內(nèi)部電路，框外為外接元件。模虛線框內(nèi)為集成電路

38、內(nèi)部電路，框外為外接元件。模擬電路為積分器。擬電路為積分器。R1、C1為積分電阻和電容，它們的取值與為積分電阻和電容，它們的取值與電路選定的時(shí)鐘頻率和電壓量程有關(guān)。例如，當(dāng)時(shí)鐘頻率電路選定的時(shí)鐘頻率和電壓量程有關(guān)。例如，當(dāng)時(shí)鐘頻率為為66kHz，C1選選0.1 F時(shí)，若量程為時(shí)，若量程為2V，R1取取470；若量程；若量程為為200mV，R1取取27k。電容電容C0存放積分器的失調(diào)電壓，存放積分器的失調(diào)電壓，電路可根據(jù)電路可根據(jù)C0記錄的失調(diào)電壓自動(dòng)調(diào)零。記錄的失調(diào)電壓自動(dòng)調(diào)零。C0的推薦取值為的推薦取值為0.1 F。四位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍為四位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍為01999。鎖存器用

39、來。鎖存器用來存放轉(zhuǎn)換結(jié)果。存放轉(zhuǎn)換結(jié)果。目錄目錄 前一頁前一頁下一頁下一頁 結(jié)束結(jié)束返回返回高等學(xué)校電子教案高等學(xué)校電子教案：電路與模擬電子技術(shù)：電路與模擬電子技術(shù)第十一章第十一章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換按空格鍵繼續(xù)按空格鍵繼續(xù)第第36頁頁Uag是積分器的接地端。是積分器的接地端。Uref是雙積分器參考電壓輸入端。是雙積分器參考電壓輸入端。參考電壓取值有兩個(gè)，分別為參考電壓取值有兩個(gè)，分別為200mV和和2V,對應(yīng)的模擬電壓量對應(yīng)的模擬電壓量程為程為199.9mV和和1.999V，Ui是待轉(zhuǎn)換的模擬信號輸入端。是待轉(zhuǎn)換的模擬信號輸入端。時(shí)鐘信號發(fā)生器產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖。在時(shí)鐘信號發(fā)生器產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖。在CP0和和CP1輸入端輸入端之間接不同阻值的電阻，可產(chǎn)生不同的內(nèi)部時(shí)鐘頻率。當(dāng)外之間接不同阻值的電阻，可產(chǎn)生不同的內(nèi)部時(shí)鐘頻率。當(dāng)外接電阻接電阻RC依次取依次取750k ，470k ，360k 等典型值時(shí)，相應(yīng)時(shí)等典型值時(shí)，相應(yīng)時(shí)鐘頻率依次為鐘頻率依次為50kHz，66kHz和和100k