




版權(quán)說(shuō)明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
1、第第11章章 D/A與與A/D轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換數(shù)字電子技術(shù)數(shù)字電子技術(shù) Digital Electronics TechnologyDigital Electronics Technology11.1 概述概述1. 模模-數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)轉(zhuǎn)換n定義:定義:模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換稱為模模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換稱為模-數(shù)轉(zhuǎn)換,或數(shù)轉(zhuǎn)換,或稱為稱為A/D(Analog to Digital)。)。n把實(shí)現(xiàn)把實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的電路稱為轉(zhuǎn)換的電路稱為A/D轉(zhuǎn)換器(轉(zhuǎn)換器(Analog Digital Converter ADC)。)。2. 數(shù)數(shù)-模轉(zhuǎn)換模轉(zhuǎn)換n定義:定義:模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換稱為模模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)
2、的轉(zhuǎn)換稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換,數(shù)轉(zhuǎn)換,或稱為或稱為A/D(Analog to Digital)n把實(shí)現(xiàn)把實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換的電路稱為轉(zhuǎn)換的電路稱為D/A轉(zhuǎn)換器(轉(zhuǎn)換器( Digital Analog Converter DAC)。)。Digital Electronics Technology典型數(shù)字控制系統(tǒng)框圖11.1 概述概述Digital Electronics TechnologyDAC網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)DAC權(quán)電阻權(quán)電阻倒梯形電阻網(wǎng)絡(luò)倒梯形電阻網(wǎng)絡(luò)DACADC直接直接ADC間接間接ADC權(quán)電流型權(quán)電流型DAC權(quán)電容型權(quán)電容型DAC開(kāi)關(guān)樹(shù)型開(kāi)關(guān)樹(shù)型DAC輸入輸入/輸輸出方式出方式并行并行串行串行11.1 概述
3、概述3. 分類分類Digital Electronics Technology11.2 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器1. 權(quán)電阻型權(quán)電阻型D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 模擬開(kāi)關(guān),受Di控制。 Di =1時(shí),模擬開(kāi)關(guān)左撥; Di =0時(shí),模擬開(kāi)關(guān)右撥。權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)求和放大器MSBLSBDigital Electronics Technology運(yùn)算放大器總的輸入電流為運(yùn)算放大器總的輸入電流為 101101102222niiinREFniiinREFniiDRUDRUII運(yùn)算放大器的輸出電壓為運(yùn)算放大器的輸出電壓為 101022niiinREFFFDRURIRu若若RF=1/2R,代入上式后則得,代入上式后則得 DUD
4、UDRURunREFniiinREFniiinREFF2222210101011.2 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 輸出電壓正比于輸入的數(shù)字量輸出電壓正比于輸入的數(shù)字量D=Dn-1Dn-2 D1=D0,從而實(shí)現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。從而實(shí)現(xiàn)了從數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換。Digital Electronics Technology當(dāng)當(dāng)D=Dn-1D0=0時(shí)時(shí), uo =0 fnnomoUUuRe212 因而因而uo 的變化范圍是:的變化范圍是: RnnU2120 當(dāng)當(dāng)D=Dn-1D0=111時(shí),時(shí), 最大輸出電壓最大輸出電壓: 電路簡(jiǎn)單,器件少。但精度由電阻的精度定,此電電路簡(jiǎn)單,器件少。但精度由電阻的精
5、度定,此電路中阻值差別大,對(duì)集成不利。路中阻值差別大,對(duì)集成不利。特點(diǎn):特點(diǎn): 11.2 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器自學(xué)內(nèi)容:自學(xué)內(nèi)容: 雙級(jí)權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)雙級(jí)權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器Digital Electronics TechnologyDi=1,Si將電阻接到運(yùn)放反向輸入端將電阻接到運(yùn)放反向輸入端Di=0,Si將電阻接到運(yùn)放同向輸入端將電阻接到運(yùn)放同向輸入端都是虛地,各支路都是虛地,各支路電流不會(huì)變化電流不會(huì)變化11.2 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器2. 倒倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 I 流入流入2R支路支路的電流是依的電流是依2的倍速遞減。的倍速遞減。Digital Electroni
6、cs Technology 1000112211011211122)2222(22222niiinnnnnnnnnnDIDDDDIIDIDIDIDI流入運(yùn)算放大器的電流為:流入運(yùn)算放大器的電流為: 11.2 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器運(yùn)算放大器的輸出電壓為:運(yùn)算放大器的輸出電壓為: 1022niiinFFDIRRIUDigital Electronics Technology 若若RF=R,并將,并將I=UR/R代入上式,代入上式, 則有則有 DUDUUnRniiinR22210可見(jiàn),輸出模擬電壓正比于數(shù)字量的輸入。可見(jiàn),輸出模擬電壓正比于數(shù)字量的輸入。 11.2 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器3.八位集成八位集
7、成DAC0832(1)引腳排列圖)引腳排列圖 Digital Electronics Technology11.2 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器(2)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 Digital Electronics Technology11.2 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器(3) DAC0832的三種工作方式(的三種工作方式(1) Digital Electronics Technology11.2 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器(3) DAC0832的三種工作方式(的三種工作方式(2) Digital Electronics Technology11.2 D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器(3) DAC0832的三種工作方式(的三種工作方式
8、(3) Digital Electronics Technology 由于模擬量時(shí)間和(或)數(shù)值上是連續(xù)的,而數(shù)字量在由于模擬量時(shí)間和(或)數(shù)值上是連續(xù)的,而數(shù)字量在時(shí)間和數(shù)值上都是離散的,所以轉(zhuǎn)換時(shí)要在時(shí)間上對(duì)模擬時(shí)間和數(shù)值上都是離散的,所以轉(zhuǎn)換時(shí)要在時(shí)間上對(duì)模擬信號(hào)離散化(采樣),還要在數(shù)值上離散化(量化),一信號(hào)離散化(采樣),還要在數(shù)值上離散化(量化),一般步驟為:般步驟為:采樣采樣保持保持量化量化編碼編碼11.3 A / D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器1. A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理轉(zhuǎn)換器的基本原理 Digital Electronics Technology(1) 采樣定理采樣定理 模擬信號(hào)采樣信號(hào)
9、取樣頻率取樣頻率fS必須大于等于輸入模擬信號(hào)包含的最高頻率必須大于等于輸入模擬信號(hào)包含的最高頻率fmax的兩倍,即:的兩倍,即: max2 ffs11.3 A / D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器Digital Electronics Technology(2) 量化和編碼量化和編碼量化:量化: 將采樣電壓轉(zhuǎn)化為數(shù)字量最小數(shù)量單位的整數(shù)倍的過(guò)程。將采樣電壓轉(zhuǎn)化為數(shù)字量最小數(shù)量單位的整數(shù)倍的過(guò)程。用用 表示表示編碼:編碼: 將量化結(jié)果用代碼表示出來(lái)。將量化結(jié)果用代碼表示出來(lái)。量化誤差:量化誤差: 由于模擬量不一定能被由于模擬量不一定能被 整除。整除。11.3 A / D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器Digital Electron
10、ics Technology例如:例如:要將要將0 1V的模擬電壓轉(zhuǎn)換為三位二進(jìn)制代碼。的模擬電壓轉(zhuǎn)換為三位二進(jìn)制代碼。方法方法1:取取 1/8 V,0 1/8 V 的電壓以的電壓以0 表示,則:表示,則:模擬電壓模擬電壓二進(jìn)制編碼二進(jìn)制編碼 代表的模擬電壓電平代表的模擬電壓電平可見(jiàn)量化誤差最大達(dá)可見(jiàn)量化誤差最大達(dá) =1/8 V。11.3 A / D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器Digital Electronics Technology方法方法2:取取 2/15 V,0 1/15 V 的電壓以的電壓以0 表示,則表示,則模擬電壓模擬電壓二進(jìn)制編碼二進(jìn)制編碼代表的模擬電壓電平代表的模擬電壓電平可見(jiàn)量化誤差最大達(dá)
11、可見(jiàn)量化誤差最大達(dá) /2=1/15 V。11.3 A / D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器Digital Electronics TechnologyMOS管,做模擬開(kāi)關(guān)采樣控制信號(hào)保持電容采樣輸出波形(3)采樣保持電路)采樣保持電路11.3 A / D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器Digital Electronics Technology(1) 并聯(lián)比較并聯(lián)比較型型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 11.3 A / D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器1. 直接直接A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器Digital Electronics Technology 寄存器:寄存器:由七個(gè)由七個(gè)D觸發(fā)器構(gòu)成。在時(shí)鐘脈沖觸發(fā)器構(gòu)成。在時(shí)鐘脈沖CP的作用的作用下,將比較結(jié)果暫時(shí)寄存,以供
12、編碼用。下,將比較結(jié)果暫時(shí)寄存,以供編碼用。 01234560135132QQQQQQQDQQQDQD 編碼器:編碼器:由六個(gè)與非門(mén)構(gòu)成。將比較器送來(lái)的七位二由六個(gè)與非門(mén)構(gòu)成。將比較器送來(lái)的七位二進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成三位二進(jìn)制代碼進(jìn)制碼轉(zhuǎn)換成三位二進(jìn)制代碼D2、D1、D0。編碼網(wǎng)絡(luò)的邏。編碼網(wǎng)絡(luò)的邏輯關(guān)系為輯關(guān)系為:11.3 A / D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器Digital Electronics Technology并聯(lián)型并聯(lián)型A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換關(guān)系轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換關(guān)系 11.3 A / D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器Digital Electronics Technology 例如:例如:假設(shè)模擬輸入假設(shè)模擬輸入U(xiǎn)IN=3.8V
13、,UR=8V。當(dāng)模擬輸入。當(dāng)模擬輸入U(xiǎn)IN=3.8V加到各級(jí)比較器時(shí),由于加到各級(jí)比較器時(shí),由于 VUVURR5 . 41695 . 3167 因此,比較器的輸出因此,比較器的輸出C6C0為為0001111。在時(shí)鐘脈沖。在時(shí)鐘脈沖作用下,比較器的輸出存入寄存器,經(jīng)編碼網(wǎng)絡(luò)輸出作用下,比較器的輸出存入寄存器,經(jīng)編碼網(wǎng)絡(luò)輸出A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果:轉(zhuǎn)換結(jié)果:D2D1D0=100。優(yōu)點(diǎn):優(yōu)點(diǎn):轉(zhuǎn)換速度很快。轉(zhuǎn)換速度很快。 缺點(diǎn):缺點(diǎn):電路復(fù)雜,轉(zhuǎn)換精度較低。電路復(fù)雜,轉(zhuǎn)換精度較低。11.3 A / D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器Digital Electronics Technology(2)反饋比較型)反饋比較型A/D轉(zhuǎn)
14、換器轉(zhuǎn)換器 11.3 A / D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器Digital Electronics Technology(3)逐次漸進(jìn)型)逐次漸進(jìn)型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 11.3 A / D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器Digital Electronics Technology(1)雙積分型)雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 11.3 A / D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器2. 間接間接A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器Digital Electronics Technology積分器:積分器:輸入端接開(kāi)關(guān)輸入端接開(kāi)關(guān)S,S受觸發(fā)器受觸發(fā)器Fn的控制。的控制。 當(dāng)當(dāng)Qn=0 時(shí),時(shí),S接輸入電壓接輸入電壓+Ui,積分器對(duì)輸入信號(hào)電壓,積分器對(duì)輸入信號(hào)電壓+Ui(正
15、極性)積分(正向積分)。(正極性)積分(正向積分)。 當(dāng)當(dāng)Qn=1 時(shí),時(shí),S接基準(zhǔn)電壓接基準(zhǔn)電壓-UR(負(fù)極性),積分器對(duì)基(負(fù)極性),積分器對(duì)基準(zhǔn)電壓準(zhǔn)電壓-UR積分(負(fù)向積分)。積分(負(fù)向積分)。 積分器輸出積分器輸出Uo接零值比較器。接零值比較器。 11.3 A / D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 零值比較器:零值比較器:其輸出其輸出UC作為控制門(mén)作為控制門(mén)G的門(mén)控信號(hào)。的門(mén)控信號(hào)。 當(dāng)積分器輸出當(dāng)積分器輸出Uo0時(shí),比較器輸出時(shí),比較器輸出UC=1; 當(dāng)積分器輸出當(dāng)積分器輸出Uo0時(shí),比較器輸出時(shí),比較器輸出UC=0。Digital Electronics Technology 當(dāng)零值比較器輸出當(dāng)零
16、值比較器輸出UC=1 時(shí),時(shí),G門(mén)開(kāi),標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖門(mén)開(kāi),標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖通過(guò)通過(guò)G門(mén)加到計(jì)數(shù)器;門(mén)加到計(jì)數(shù)器;時(shí)鐘控制門(mén)時(shí)鐘控制門(mén)G: 當(dāng)零值比較器輸出當(dāng)零值比較器輸出UC=0時(shí),時(shí),G門(mén)關(guān),標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖門(mén)關(guān),標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘脈沖不能通過(guò)不能通過(guò)G門(mén)加到計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。門(mén)加到計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。11.3 A / D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器計(jì)數(shù)器:計(jì)數(shù)器:由由n+1個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成,個(gè)觸發(fā)器構(gòu)成,F(xiàn)n-1F1F0構(gòu)成構(gòu)成n位二進(jìn)位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器,制計(jì)數(shù)器,F(xiàn)n實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)現(xiàn)對(duì)S的控制。的控制。Digital Electronics Technology11.3 A / D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器電壓波形電壓波形Digital E
17、lectronics Technology取樣階段:取樣階段:dtUtUtio)(1)(0其中其中=RC為積分時(shí)間常數(shù)。為積分時(shí)間常數(shù)。 當(dāng)當(dāng)+Ui為正極性不變常量時(shí),為正極性不變常量時(shí),Uo(T1)值為:)值為: iCPnioUTUTTU2)(1111.3 A / D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器比較階段:比較階段:開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)至開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)至-UR后,積分器對(duì)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行負(fù)向后,積分器對(duì)基準(zhǔn)電壓進(jìn)行負(fù)向積分,積分器輸出為:積分,積分器輸出為: )(2)(1)()(111TtUUTdtUTUtURiCPntTRooDigital Electronics Technology 當(dāng)當(dāng)Uo0 時(shí),零值比較器輸出時(shí),零值比較器輸出UC=0,G門(mén)關(guān),計(jì)數(shù)器停門(mén)關(guān),計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù),完成一個(gè)轉(zhuǎn)換周期。假設(shè)此時(shí)計(jì)數(shù)器已記錄了止計(jì)數(shù),完成一個(gè)轉(zhuǎn)換周期。假設(shè)此時(shí)計(jì)數(shù)器已記錄了個(gè)個(gè)脈沖,脈沖, 則:則: RinUU211.3 A / D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器VUTUTTUUTTtUUTTTURCPiCPnRiCPnRiCPn02)(2)(2)(2121CPTTtT12Digital Electronics Technology(2)八位集成)八位集成ADC0809 11.3 A /
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無(wú)特殊說(shuō)明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁(yè)內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒(méi)有圖紙預(yù)覽就沒(méi)有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 《亞、非、拉美的民族獨(dú)立與振興》兩極格局下的世界課件-
- 《國(guó)家行政機(jī)關(guān)》-1
- 神奇的彩虹課件
- 河北省秦皇島市昌黎縣一中2024-2025學(xué)年高三下學(xué)期“贏在百日”第一次模擬演練語(yǔ)文試題(原卷版+解析版)
- 口腔知識(shí)課件培訓(xùn)
- 規(guī)范網(wǎng)絡(luò)行為活動(dòng)主題班會(huì)
- 網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化百日攻堅(jiān)
- (42)-4【蘇教】數(shù)學(xué)基礎(chǔ)卷03-答題卡
- 25年一月份淘寶直播代運(yùn)營(yíng)服務(wù)糾紛調(diào)解協(xié)議范本
- 二零二五版授信協(xié)議借款合同
- 海南省省直轄縣級(jí)各縣區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政村村莊村名明細(xì)居民村民委員會(huì)
- 簡(jiǎn)約喜慶元宵節(jié)介紹模板 教學(xué)課件
- 西藏林芝嘉園小區(qū)項(xiàng)目可研(可研發(fā))
- 喪假證明模板
- summary-writing-概要寫(xiě)作-優(yōu)質(zhì)課件
- 按期取得畢業(yè)證和學(xué)位證承諾書(shū)
- T∕CIC 049-2021 水泥窯用固體替代燃料
- 部編版高中語(yǔ)文必修下冊(cè)第八單元《單元導(dǎo)讀》教學(xué)設(shè)計(jì)
- 第五章 學(xué)校教育的主要活動(dòng)形式:課堂教學(xué)
- 大會(huì)—冠脈微循環(huán)障礙
- 《辦公自動(dòng)化》教學(xué)教案
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論