電工學(xué)-第13章模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)的相互轉(zhuǎn)換

1、電子技術(shù)電子技術(shù)213.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器 數(shù)字量數(shù)字量 與數(shù)字量等值與數(shù)字量等值 的十進(jìn)制數(shù)成的十進(jìn)制數(shù)成 正比的模擬量正比的模擬量 D/A D/A 轉(zhuǎn)換器的組成：轉(zhuǎn)換器的組成： (1) 數(shù)碼寄存器數(shù)碼寄存器 (2) 模擬電子開關(guān)電路模擬電子開關(guān)電路 (3) 解碼網(wǎng)絡(luò)解碼網(wǎng)絡(luò) (4) 求和電路求和電路 (5) 基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社3D3 D2 D1 D0UREF 3R 82R 2R 2R 2R 2R 2R4 3 2 1 S3 S2 S1 S0 UoR R R 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器 電子雙電子雙 向開關(guān)向開關(guān) Di = 0 0 時(shí)，時(shí)，

2、Si 接地；接地；Di = 1 1 時(shí)，時(shí)，Si 接接UREF 。 43R 82R 2R 2R 2R 2R 2R4 3 2 1 S3 S2 S1 S0 UoR R RUi = 0 = 0 (1) D3D2D1D0 = 00000000 時(shí)時(shí) 高等教育出版社高等教育出版社5(2) D3D2D1D0 = 0000001 1 時(shí)（時(shí)（S10單獨(dú)接單獨(dú)接 UREF ） UREF +2R 2R 2R R 4 2R 2R 1 3 R 2 R 3R 8 Uo1 2R UREF 24 Uo0 = 輸出：輸出： 高等教育出版社高等教育出版社6(3) D3D2D1D0 = 00001 10 0 時(shí)（時(shí)（S1單獨(dú)接

3、單獨(dú)接 UREF ） UREF +2R 2R 2R R 4 2R 2R 1 3 R 2 R 3R 8 Uo2 2R 輸出：輸出： UREF 23 Uo1 = 高等教育出版社高等教育出版社7(4) D3D2D1D0 = 0 01 10000 時(shí)（時(shí)（S2單獨(dú)接單獨(dú)接 UREF ） +UREF2R 2R R 4 2R 2R 1 3 R 2 R R 3R 8 Uo3 2R 輸出：輸出： UREF 22 Uo2 = 高等教育出版社高等教育出版社8(5) D3D2D1D0 = 1 1000000 時(shí)（時(shí)（S3單獨(dú)接單獨(dú)接 UREF ） +UREF2R 2R 2R R 4 2R 2R 1 3 R 2 R

4、3R 8 Uo4 2R 輸出：輸出： UREF 21 Uo3= 高等教育出版社高等教育出版社9Uo = D3Uo3D2Uo2D1Uo1D0Uo0 UREF 24Uo = 2i Di 3i =0UREF2Uo =( D3 D2 D1 D0 ) UREF22UREF23UREF24 Di = 1 1 時(shí)，時(shí)，Si 接接 UREF ；Di = 0 0 時(shí)，時(shí)，Si 接地。接地。 若輸入為若輸入為 n 位，則位，則 UREF 2nUo = 2i Di n-1i =02i Di n-1i=0與與n 位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù)等值的十進(jìn)制數(shù)等值的十進(jìn)制數(shù)高等教育出版社高等教育出版社10最小輸出電壓最小輸出電壓

5、輸入二進(jìn)制數(shù)為輸入二進(jìn)制數(shù)為 0 01 0 01 最大輸出電壓最大輸出電壓 輸入二進(jìn)制數(shù)為輸入二進(jìn)制數(shù)為 1 11 1 11 Uomin Uomax KRR =1 2n1 = 分辨率分辨率 KRR 高等教育出版社高等教育出版社11 電子雙向開關(guān)電子雙向開關(guān) T1UREFDiSiUCC UBBT2T3T4Di = 0 0 時(shí)，時(shí)，T4 飽和導(dǎo)通，飽和導(dǎo)通，Si = 0 0 ； Di = 1 1 時(shí)，時(shí)，T3 飽和導(dǎo)通，飽和導(dǎo)通，Si = 1 1。 高等教育出版社高等教育出版社12 8位位R-2R型數(shù)模轉(zhuǎn)換器型數(shù)模轉(zhuǎn)換器DAC0832片選端片選端寫選通寫選通1輸入鎖存允許輸入鎖存允許寫選通寫選通2

6、數(shù)據(jù)傳輸控制數(shù)據(jù)傳輸控制基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓反饋信號(hào)輸入反饋信號(hào)輸入電流輸出線電流輸出線高高4位位數(shù)據(jù)輸入線數(shù)據(jù)輸入線低低4位位數(shù)據(jù)輸入線數(shù)據(jù)輸入線模擬地模擬地?cái)?shù)字地?cái)?shù)字地電源電源高等教育出版社高等教育出版社13解：解：(1) 輸入二進(jìn)制數(shù)為輸入二進(jìn)制數(shù)為 10111011 時(shí)時(shí) =2610(025024 123022121120 ) V =1.718 75 V 例例13.1.1 某六位某六位 R2R 型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓 UREF = 10V，求輸入二進(jìn)制數(shù)為，求輸入二進(jìn)制數(shù)為 10111011 和和 111101111101 兩種兩種 情況下的輸出模擬電壓及該數(shù)模轉(zhuǎn)換器

7、的分辨率。情況下的輸出模擬電壓及該數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率。 =9.531 25 V UREF 26Uo = 2i Di 5i =0UREF 26Uo = 2i Di 5i =0(2) 輸入二進(jìn)制數(shù)為輸入二進(jìn)制數(shù)為 111101111101 時(shí)時(shí)(3) 分辨率分辨率 KRR = 1 2n1 =1 261 =0.0159高等教育出版社高等教育出版社1413.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器 對(duì)逐次逼近型對(duì)逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器的工作原理的認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)換器的工作原理的認(rèn)識(shí) 天平天平 砝碼砝碼8421真值為真值為13g高等教育出版社高等教育出版社1513.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器在最高位在最高位設(shè)定數(shù)字量設(shè)定數(shù)字量

8、 1 1D/A模擬量模擬量 與待轉(zhuǎn)換的與待轉(zhuǎn)換的 模擬量比較模擬量比較 修改修改 在次高位在次高位設(shè)定數(shù)字量設(shè)定數(shù)字量 1 1D/A模擬量模擬量 修改修改 與待轉(zhuǎn)換的與待轉(zhuǎn)換的 模擬量比較模擬量比較直至設(shè)定的數(shù)字量與待轉(zhuǎn)換的模擬量直至設(shè)定的數(shù)字量與待轉(zhuǎn)換的模擬量之間的誤差小于最低一位數(shù)字量為止。之間的誤差小于最低一位數(shù)字量為止。 對(duì)逐次逼近型對(duì)逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器的工作原理的認(rèn)識(shí)轉(zhuǎn)換器的工作原理的認(rèn)識(shí) 高等教育出版社高等教育出版社16（ （1） ）順序脈沖分配器順序脈沖分配器 （ （2） ）數(shù)碼寄存器數(shù)碼寄存器（ （3） ）數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器（ （4） ）電壓比較器電壓比較器D1順順

9、序序 脈脈 沖沖 分分 配配 器器CP1CP2CP3CP4CP5D4D3D2uAux清零清零Q41D C1SDFF4RD + Q31D C1SDFF3RDQ21D C1SDFF2RDQ11D C1SDFF1RD 1 1 1 1數(shù)數(shù) 模模 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換換 器器高等教育出版社高等教育出版社17D1順順 序序 脈脈 沖沖 分分 配配 器器CP1CP2CP3CP4CP5D4D3D2uAux清零清零Q41D C1SDFF4RD + Q31D C1SDFF3RDQ21D C1SDFF2RDQ11D C1SDFF1RD 1 1 1 1數(shù)數(shù) 模模 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換換 器器設(shè)設(shè)ux = 6.88 V、 、 UREF =10 V ( (1) ) 清零；清零；6.88 V1 10 0 0 0 0 0 0 05V1 11 17.5V1 16.25V1 16.875V1 1( (2) ) 從最高位開始比較，逐次到最低位從最高位開始比較，逐次到最低位1 1 1 11 11 10 01 110 01 11 1111 11 11 11高等教育出版社高等教育出版社18 模擬地模擬地基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓數(shù)字地?cái)?shù)字地BCD碼碼數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出積分元件積分元件被測(cè)電壓被測(cè)電壓負(fù)電源端負(fù)電源端正電源端正電源端補(bǔ)償電容補(bǔ)償電容更新顯示控制更新顯示控制時(shí)鐘電阻端時(shí)鐘電阻端多路多路選通輸出選通輸出過量程標(biāo)志過量程標(biāo)志