模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換

1、 04RA2dUU 開路電壓開路電壓04R2dU 04R2dU 04RA2dUU 開路電壓開路電壓13RA2dUU 開路電壓開路電壓22RA2dUU 開路電壓開路電壓31RA2dUU 開路電壓開路電壓13R2dU 2. .轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理04R13R22R31REA2222dUdUdUdUUU )2222(2001122334R ddddUEF3URRU 輸出電壓輸出電壓)2222(23001122334RF ddddRUR)222(23002211RFo dddRURUnnnnn)222(2002211Ro dddUUnnnnn)222(23002211RFo dddRURUnnnnn倒倒T

2、型電阻網(wǎng)絡(luò)型電阻網(wǎng)絡(luò)D A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0+-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IRUC = UR / 2UB = UR /4UA = UR /8UD = UR 即：即：2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0+-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IRRUIRR/ 1021II 2121II 3221II RII213 2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0+-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR0R1R2

3、R3R16842dRUdRUdRUdRU )24(8160123RddddRU 012301IIIII )24(8201234FROddddRRUU 2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0+-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR1. .分辨率分辨率00101023112110. 集成集成 ADC 芯片舉例芯片舉例AD7520各管腳功能：各管腳功能：d0 d9：十位數(shù)字量的輸入端；：十位數(shù)字量的輸入端；IO1、IO2：電流輸出端；電流輸出端；RF：反饋信號輸入反饋信號輸入端端；UDD：電源接線端電源接線端；GND：接地端。接地端。UR：參考電

4、源，可正可負(fù)；參考電源，可正可負(fù)；URIO1IO2RFGNDd4AD752012345678161514131211109UDD+URd3d2d1d0d5d6d7d8d9 +AD7520的外引線排列及連接電路的外引線排列及連接電路 DAC0832是八位的是八位的D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器, ,即在對其輸入即在對其輸入八位數(shù)字量后，通過外接的運算放大器，可以獲八位數(shù)字量后，通過外接的運算放大器，可以獲得相應(yīng)的模擬電壓值。得相應(yīng)的模擬電壓值。23.1.3 DAC0832 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器DAC 0832 簡化電路框圖簡化電路框圖DAC 0832 管腳分布圖管腳分布圖CSWR1WR2AGNDD4D5D6D

5、7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120片選信號，片選信號，低電平有效低電平有效寫入控制，寫入控制，低電平有效低電平有效模擬地端模擬地端D0 D7數(shù)字量輸入數(shù)字量輸入?yún)⒖茧妷簠⒖茧妷狠斎攵溯斎攵薉AC 0832 管腳分布圖管腳分布圖CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120數(shù)字地端數(shù)字地端反饋電阻反饋電阻外接端外接端CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D

6、1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120DAC 0832 管腳分布圖管腳分布圖輸入鎖存允許信輸入鎖存允許信號，高電平有效號，高電平有效芯片工作電壓芯片工作電壓 輸入端輸入端 寫入控制端寫入控制端低電平有效，與低電平有效，與 配合使用配合使用XFERCSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120DAC 0832 管腳分布圖管腳分布圖電流輸出端電流輸出端單極性輸出時。單極性輸出

7、時。Iout2接模擬地接模擬地 傳送控制端傳送控制端低電平有效，與低電平有效，與WR2配合使用配合使用 模模數(shù)數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器的任務(wù)是將模擬量轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換器的任務(wù)是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量數(shù)字量, ,它是模擬信號和數(shù)字儀器的接口。根據(jù)其它是模擬信號和數(shù)字儀器的接口。根據(jù)其性能不同，類型也比較多。性能不同，類型也比較多。 下面介紹逐次逼近式下面介紹逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換電路的原理和一轉(zhuǎn)換電路的原理和一種常用的集成電路組件。最后舉例說明其應(yīng)用。種常用的集成電路組件。最后舉例說明其應(yīng)用。順序脈沖順序脈沖發(fā)生器發(fā)生器逐次逼近逐次逼近 寄存器寄存器DAC電壓電壓比較器比較器輸出數(shù)字量輸出數(shù)字量輸入電壓輸入電壓

8、 UiUA逐次逼近型模逐次逼近型模數(shù)轉(zhuǎn)換器原理框圖數(shù)轉(zhuǎn)換器原理框圖8 g + 4 g8 g + 4 g + 2 g8 g + 4 g + 1 g 8 g8g 13g ，12g 13g，13g 13g，13g暫時結(jié)果暫時結(jié)果砝砝 碼碼 重重比比 較較 判判 斷斷順順 序序QF3SRRF2SQRF1SQRF0SQ&d3&d2&d1&d0讀出讀出“與門與門”&111d3d0E讀出控制端讀出控制端UiUA電壓電壓比較器比較器逐次逼近逐次逼近寄存器寄存器控制邏輯門控制邏輯門時鐘脈沖時鐘脈沖五位順序脈沖發(fā)生器五位順序脈沖發(fā)生器四位逐次逼近型模四位逐次逼近型模- -數(shù)轉(zhuǎn)換器的原理電路數(shù)轉(zhuǎn)換器的原理電路四位四

9、位D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器CQ4Q3Q2Q1Q0d2d1 uO時鐘時鐘1 0 0 06V 5. 5V4V5V1 1 0 01 0 1 01 0 1 1 )2222(28001122334A ddddUD/A轉(zhuǎn)換器輸出轉(zhuǎn)換器輸出UA為正值為正值 )222(280066778A dddU6VU /A3D2D1D0Dt0t1t310001100101010001011t2R3211U,D對對應(yīng)應(yīng)于于時時 R2411U,D對對應(yīng)應(yīng)于于時時 R1811U,D對對應(yīng)應(yīng)于于時時 R01611U,D對對應(yīng)應(yīng)于于時時 V,8R U設(shè)設(shè)參參考考電電壓壓543210。輸輸入入電電壓壓V52. 5I U輸輸出出數(shù)數(shù)字字量量

10、轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換換完完畢畢 ,10110123 ddddV5 . 5 U對應(yīng)模擬電壓對應(yīng)模擬電壓1. 分辨率分辨率 以輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示分辨率。以輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示分辨率。 位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高。位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高。2. 轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度 完成一次完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需要的時間，即從它接到轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換所需要的時間，即從它接到轉(zhuǎn) 換控制信號起，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字量輸出換控制信號起，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字量輸出 所需要的時間。所需要的時間。3. 相對精度相對精度 實際轉(zhuǎn)換值和理想特性之間的最大偏差。實際轉(zhuǎn)換值和理想特性之間的最大偏差。 4. .其它其它 功率、電源電壓、電壓范

11、圍等。功率、電源電壓、電壓范圍等。8 通通 道道 模模 擬擬 開開 關(guān)關(guān) 比較器比較器邏輯控制邏輯控制逐次逼近逐次逼近 寄存器寄存器 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器地址鎖存地址鎖存 譯譯 碼碼 器器三態(tài)輸出鎖存器三態(tài)輸出鎖存器23.2.2 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)換器屬于電壓時間變換的間接轉(zhuǎn)換器屬于電壓時間變換的間接A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。 基本原理是將一段時間內(nèi)的輸入模擬電壓基本原理是將一段時間內(nèi)的輸入模擬電壓 Ui 和和參考電壓參考電壓UR 通過兩次積分，變換成與輸入電壓平均通過兩次積分，變換成與輸入電壓平均值成正比的時間間隔值成正比的時間間隔, ,再變換成正比于輸入

12、模擬信號再變換成正比于輸入模擬信號的數(shù)字量。的數(shù)字量。S1RS2CuA積分器積分器CP_+n n位二進(jìn)制位二進(jìn)制計數(shù)器計數(shù)器&+AC _+ Q0Q1Qn-1邏輯邏輯控制控制電路電路1K1JRDFFSRD-URuS1uCGd0d1dn-1uL+uiQ雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的電路圖轉(zhuǎn)換器的電路圖A/D轉(zhuǎn)換器的工作波形圖轉(zhuǎn)換器的工作波形圖uAtttOOT1T2OtOuS1u1-URuCCP2n個個N個個定時定時定壓定壓ui小小ui大大 (1) 轉(zhuǎn)換開始前轉(zhuǎn)換開始前 轉(zhuǎn)換信號轉(zhuǎn)換信號uC=0，各觸發(fā)，各觸發(fā)器清零器清零, ,并使并使S2閉合閉合,讓積讓積分電路的電容分電路的電容C完全放電。完全放電。 使使uL=1，由控制電路將，由控制電路將，S2斷開，并將斷開，并將S1接到輸入接到輸入電壓端，積分電路開始對電壓端，積分電路開始對uI積分。積分輸出積分。積分輸出uA為負(fù)為負(fù)值，比較器輸出值，比較器輸出uC為為1，開通開通CP控制門控制門G，計數(shù)器，計數(shù)器開始計數(shù)。開始計數(shù)。(2) 對輸入模擬電壓的積分對輸入模擬電壓的積分A/D轉(zhuǎn)換器的工作波形圖轉(zhuǎn)換器的工作波形圖uAtttOOT1T2OtOuS1u1-URuCCP2n個個N個個定時定時定壓定壓ui小小ui大大 當(dāng)計到當(dāng)計到2n個脈沖時個脈沖時, ,計計