電工電子技術(shù)第8章課件

1、在實(shí)際應(yīng)用中常常需要對(duì)模擬量和數(shù)字量進(jìn)行相互轉(zhuǎn)換。 例如，用傳感器測(cè)得的溫度、壓力等的電壓或電流信號(hào)一般都是模擬量，如果要將這些信號(hào)送到數(shù)字計(jì)算機(jī)中去進(jìn)行運(yùn)算和處理，就要將測(cè)得的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量；而計(jì)算機(jī)處理的結(jié)果仍為數(shù)字量，只有將它轉(zhuǎn)換成模擬量才能去控制原來(lái)的被控對(duì)象。 將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的裝置稱為數(shù)/模轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC 將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的裝置稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC。 傳感器模擬控制ADCDAC數(shù)字計(jì)算機(jī)A/D和D/A轉(zhuǎn)換的原理框圖8.1 數(shù)/模轉(zhuǎn)換器8.1.1 倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器是將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量的裝置 D/A轉(zhuǎn)換器由數(shù)碼

2、寄存器、模擬電子開(kāi)關(guān)、解碼網(wǎng)絡(luò)、求和電路和基準(zhǔn)電壓幾部分組成。 （1）R和2R兩種阻值的電阻組成多級(jí)倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)（2）運(yùn)算放大器接成反相比例運(yùn)算電路，用以輸出合適的模擬電壓uo。 （3）UR是參考電壓；（4）D0、D1、D2、D3是待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量 （5）S0、S1、S2、S3是電子轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，由輸入數(shù)字量D0、D1、D2、D3控制。 如果輸入數(shù)字量為n位二進(jìn)制數(shù)，則 ，則為倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度快，但轉(zhuǎn)換誤差較大 8.1.2 權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器 8.1.3 D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)1. 分辯率 指轉(zhuǎn)換器輸出模擬電壓可能被分離的數(shù)目 2. 比例系數(shù)誤差 指實(shí)際轉(zhuǎn)換特性曲線的斜率

3、與理想特性曲線斜率的偏差。 3. 失調(diào)誤差由運(yùn)算放大器的零點(diǎn)漂移引起的，其大小與輸入數(shù)字量無(wú)關(guān) 4. 非線性誤差 指D/A轉(zhuǎn)換器的實(shí)際傳輸特性曲線和平均傳輸特性曲線之間的最大偏差 5. 建立時(shí)間 指D/A轉(zhuǎn)換器的輸入從全“0”突變?yōu)槿?”（或從全“1”突變?yōu)槿?”）時(shí)，輸出達(dá)到與最終穩(wěn)定值相差 LSB范圍內(nèi)所需要的時(shí)間，也叫做滿量程建立時(shí)間。 6. 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90%所需的時(shí)間。 7. 靜態(tài)功耗 8. 電源電壓抑制比8.1.4 集成D/A轉(zhuǎn)換器16151413121110912345678RFGNDAD7520+uo16123413輸入數(shù)字量+5V1

4、415URIo1Io2AD7520AD7520單極性電壓輸出的應(yīng)用實(shí)例 雙極性電壓輸出的應(yīng)用實(shí)例 16151413121110912345678DAC0808DAC0808512數(shù)字量輸入+5V13315V16+141524RR= 5k5kUR5kuo模擬量輸出0.01FDAC0808的應(yīng)用電路8.2 模/數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器的功能是將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。 由于輸入的模擬信號(hào)在時(shí)間上是連續(xù)變化的，而輸出的數(shù)字信號(hào)是不連續(xù)的，所以轉(zhuǎn)換只能在某些瞬間對(duì)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。 8.2.1 并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器由電壓比較器、寄存器和代碼轉(zhuǎn)換器3部分組成 8個(gè)電

5、阻將參考電壓UR分壓 當(dāng)輸入電壓，各D觸發(fā)器均被置0 ，Q1為1，其余觸發(fā)器被置0。 8.2.2 逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器天平稱重的過(guò)程順序砝碼重量比較判別砝碼是否保留18g8g 13g保留28g+4g12g 13g去除48g+4g+1g13g = 13g保留逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器的原理框圖順序脈沖發(fā)生器的輸出波形 8.2.3 A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)1. 分辨率 分辨率是指A/D轉(zhuǎn)換器能夠分辨最小的量化信號(hào)的能力，一般以輸出二進(jìn)制數(shù)或十進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示。 2. 量化誤差 A/D轉(zhuǎn)換器的量化誤差是由于轉(zhuǎn)換器的有限分辨率（量化單位有限）而造成的。 3. 最大線性誤差（即精度）指其實(shí)際傳輸特性曲線與理想傳輸