《數(shù)字電子技術》教案第八章數(shù)模與模數(shù)轉換電路

課程章節(jié)第8章數(shù)模與模數(shù)轉換電路課時分配2教學重5.A/D轉換的一般過程。點、難點6.取樣—保持電路。課堂講授，板書DA換器DA的基本原理DA本思路為了將數(shù)字量轉換成模擬量，必須將各位的代碼按位權的大小轉換成相應的模擬量，然后將這些模擬量相加，即可得到與數(shù)字量成正ADD0n-1O03iRi=0OxfR24ii=0R2nBOB(1)基準電壓穩(wěn)定性好。(3)每個模擬開關的開關電壓降要相等。(v=iROxf(IIII)f(2342(IIII)f(234281160)24f3210=I.Rx3D.2i24fii0由此可知，采用恒流源電路之后，各支路權電流的大小均不受開關導通電阻和壓降的影響，從而降低了對開關電路的要求，提高了轉A將輸入數(shù)字量擴展到n位，可得n位倒T形權電流D/A轉換器的v=REFOR1.RfD.2i2nii=0REF1DA頁)1)分辨率分辨率是指D/A轉換器模擬輸出電壓可能被分離的等級數(shù)。由D/A轉換器的電路結構可知，輸入數(shù)字量位數(shù)越多，輸出電壓可分離的等級越多，即分辨率越高。在實際應用中，往往用輸入數(shù)字量的位電壓(即輸入數(shù)字代碼僅有最低有效位為1時的輸出電壓)與最大輸出電壓(即數(shù)字代碼各有效位全為1時的輸出電壓)之比給出。例如，n12)轉換誤差轉換誤差是指D/A轉換器實際的D/A轉換特性和理想轉換特性之在描述轉換誤差時，通常使用絕對誤差(或絕對精度)的概念。D/A轉換器的絕對誤差(或絕對精度)是指輸入端加入最大數(shù)字量(全1)建立時間(tset)建立時間是指輸入數(shù)字量變化時，輸出電壓變化到相應穩(wěn)定電壓2)轉換速率(SR)溫度系數(shù)是指在輸入不變的情況下，輸出模擬電壓隨溫度變化產(chǎn)A/D轉換過程一般是通過取樣、保持、量化和編碼這四個步驟完SIff樣由取樣定理可知，為正確無誤地用取樣信號v表示模擬信號v，SI式中，f為取樣頻率，fSImax22f為輸入信號vI在滿足取樣定理的條件下，可以用一個低通濾波器將信號v還原S為v，這個低通濾波器的電壓傳輸系數(shù)A(f)在低于f的范圍內(nèi)應保IImaxSImax因為每次把取樣電壓轉換為相應的數(shù)字量都需要一定的時間，所換時所用的輸入電壓，實際上是每次取樣結束時的v值。I在用數(shù)字量表示取樣電壓時，也必須把它轉化為最小數(shù)量單位的整倍數(shù)，這個轉化過程稱為量化，所規(guī)定的最小數(shù)量單位叫做量化單是連續(xù)的，因此不一定能被整除，于是就會不可避免的會引入誤差，我們把這種誤差稱為量化誤差。把每個二進制代碼所代表的模擬電壓值規(guī)定為它所對應的模擬電壓范圍的中點，所以最大的量化誤差自然就縮小為/2。(1)當控制信號v為高電平時，T導通，輸入信號v經(jīng)電阻R和IIihifOIC(2)當控制信號返回低電平時，T截止，由于C無放電回路，所hO(a)電路結構(b)邏輯符號所以v=v=v。OO1IIO1變化非常大，甚至會超過開關電路所能承受的電壓，因此需要增加二O1O2O1IDO1O12(1)由于轉換是并行的，其轉換時間只受比較器、觸發(fā)器和編碼(2)隨著分辨率的提高，元件數(shù)目要按幾何級數(shù)增加。一個n位相似，就是將輸入模擬信號與不同的參考電壓做多次比較，使轉換所對應值。擬電壓和參考電壓分別進行兩次積分，將輸入電壓平均值變換成與之成正比的時間間隔，然后利用時鐘脈沖和計數(shù)器測出此時間間隔，進雙積分型A/D轉換器主要由積分器(由集成運放A組成)、過零比較器(C)、時鐘脈沖控制門(G)和定時器/計數(shù)器(FF~FF)等0n(1)積分器：積分器是轉換器的核心部分，它的輸入端所接開關S由定時信號Q控制。當Q為不同電平時，極性相反的輸入電壓v和nnIO過零時刻。當v0時，比較器輸出v為低電平；當v0時，v為高OCOC電平。比較器的輸出信號接至時鐘控制門(G)作為關門和開門信號。(3)計數(shù)器和定時器：它由n+1個接成計數(shù)型的觸發(fā)器FF~FF0n0n以便把與輸入電壓平均值成正比的時間間隔轉變成數(shù)字信號輸出。當nFFFFFF狀0nnn1(4)時鐘脈沖控制門：時鐘脈沖源標準周期T作為測量時間間C隔的標準時間。當v=1時，與門打開，時鐘脈沖通過與門加到觸發(fā)器C0下面以輸入正極性的直流電壓v為例，說明電路將模擬電壓轉換I1)準備階段22)第一次積分階段在轉換過程開始(t=0)時，開關S與A端接通，正輸入電壓v1IIOT0I111CT2nTO1TITI3)第二次積分階段1IREF進行第二次積分；當t=t時，積分器輸出電壓2OC第二次積分結束時，積分器的積分時間T為：2221第二次積分結束時，積分器的輸出電壓v為：OO1TtREF1VT2nTREFCvTTIT=Cv2VI22nTv2CVIT2nTVI在計數(shù)器中所計得的數(shù)入與取樣時間T內(nèi)輸入電壓的平均值v成I1因此具有很強的抗工頻干擾能力。尤其對周期等于T或幾分之一的T11的對稱干擾，從理論上來說，有無窮大的抑制能力，即使當工頻干擾幅度大于被測直流信號，使輸入信號正負變化時，仍有良好的抑制能(1)分辨率說明A/D轉換器對輸入信號的分辨能力。A/D轉換器的分辨率以輸出二進制(或十進制)數(shù)的位數(shù)表示。(2)轉換誤差表示A/D轉換器實際輸出的數(shù)字量和理論上的輸(a)引腳圖(b)控制信號時序圖1)引腳名稱D7~D0：A/D轉換器數(shù)據(jù)輸出端，該輸出端具有三態(tài)特性，能與2)使用說明總線(DBUS)和控制總線(CBUS)連接，系統(tǒng)信號采用總線傳送方現(xiàn)以程序查詢方