第8章 數(shù)模轉(zhuǎn)換器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器

1、第第8 8章章 數(shù)數(shù)/ /模轉(zhuǎn)換器和模模轉(zhuǎn)換器和模/ /數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)轉(zhuǎn)換器器 數(shù)數(shù)/模與模模與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器是計算機與外部設備的重要數(shù)轉(zhuǎn)換器是計算機與外部設備的重要接口，也是數(shù)字測量和數(shù)字控制系統(tǒng)的重要部件。接口，也是數(shù)字測量和數(shù)字控制系統(tǒng)的重要部件。計算機控制系統(tǒng)框圖計算機控制系統(tǒng)框圖8.1 D/A8.1 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器n-1n-1n-210in-1n-210ii=0D = 2d+2d+2d +2d =2 d OVu= k D8.1.1 D/A8.1.1 D/A轉(zhuǎn)換器的基本原理轉(zhuǎn)換器的基本原理 D/A轉(zhuǎn)換器的作用是將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，其轉(zhuǎn)換器的作用是將輸入的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，其輸出的

2、模擬電壓輸出的模擬電壓 uO與數(shù)字量與數(shù)字量 D 成正比。成正比。O32103210REF321043iREFi4i=01111i= I d+d+d+d24816U =d2 +d2 +d2 +d22RU =d22R 01S0I02R01S1I12R01S2I22R01S3I32R 2RRRR UREFRfuOiOd0d1d2d3I R8.1.2 8.1.2 倒倒T T形電阻網(wǎng)絡形電阻網(wǎng)絡D/AD/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器3iREFfREFfOOfi44i=0URURu = iR =d2 =D2R2R REFfV4URk=2R 01S0I02R01S1I12R01S2I22R01S3I32R 2RRRR

3、UREFRfuOiOd0d1d2d3I R8.1.3 D/A8.1.3 D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標分辨率分辨率 和輸入的二進制數(shù)碼的位數(shù)和輸入的二進制數(shù)碼的位數(shù)n有關，位數(shù)越有關，位數(shù)越多，多， 分辨率就越高。分辨率就越高。2. 轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度 表示實際輸出的電壓值與理想的輸出電壓值之表示實際輸出的電壓值與理想的輸出電壓值之 間的差別。間的差別。 3. 建立時間建立時間 從數(shù)碼輸入到模擬電壓穩(wěn)定輸出之間的響應時間。從數(shù)碼輸入到模擬電壓穩(wěn)定輸出之間的響應時間。LSBnmU1S =U21 8.1.4 8.1.4 集成集成D/AD/A轉(zhuǎn)換器及其應用轉(zhuǎn)換器及其應用 A/D轉(zhuǎn)換器的

4、任務是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，它轉(zhuǎn)換器的任務是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，它是模擬信號和數(shù)字儀器的接口。是模擬信號和數(shù)字儀器的接口。8.2 A/D8.2 A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器8.2.1 A/D8.2.1 A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理轉(zhuǎn)換器的基本原理8.2.2 8.2.2 逐次逼近型逐次逼近型A/DA/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 其工作原理可用天平秤重過程作比喻來說明其工作原理可用天平秤重過程作比喻來說明。若有四個砝碼共重。若有四個砝碼共重15克，每個重量分別為克，每個重量分別為8、4、2、1克。設待測重量克。設待測重量Wx = 13克，可以用下表步克，可以用下表步驟來秤量：驟來秤量：砝碼重砝碼重第一次第一次第二次第二次第

5、三次第三次第四次第四次加加4克克加加2克克加加1克克8 克克砝碼總重砝碼總重 待測重量待測重量Wx ，故保留，故保留砝碼總重仍砝碼總重仍 待測重量待測重量Wx ，故撤除，故撤除砝碼總重砝碼總重 待測重量待測重量Wx ，故保留，故保留暫時結(jié)果暫時結(jié)果8 克克12 克克12 克克13 克克 結(jié)結(jié) 論論 uO 逼近逼近uI 的波形的波形 8.2.3 A/D8.2.3 A/D轉(zhuǎn)換器主要技術(shù)指標轉(zhuǎn)換器主要技術(shù)指標分辨率分辨率 用輸出的二進制數(shù)碼的位數(shù)用輸出的二進制數(shù)碼的位數(shù)N來表示。位數(shù)來表示。位數(shù)越越 多，分辨率就越高。多，分辨率就越高。 2. 轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)換精度 表示實際輸出的數(shù)字量與理想的輸出數(shù)字量之表示實際輸出的數(shù)字量與理想的輸出數(shù)字量之 間的差別。間的差別。 3. 轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換