計算機電路基礎第11章-模擬量和數(shù)字量的轉換課件

1、第11章 模擬量和數(shù)字量的轉換 D/A轉換器有多種，下面只介紹目前用得較多的T形電阻網(wǎng)絡D/A轉換器，四位轉換器的電路如圖所示。11.1.1 T型電阻網(wǎng)路D/A轉換器T形電阻網(wǎng)絡D/A轉換器 11.1 D/A轉換器 只當d0=1時，即d3d2d1d0= 0001，其電路如圖（a）所示。最后的等效電路，如圖（b）所示。 11.1 D/A轉換器 應用疊加原理將這四個電壓分量疊加，得出T形電阻網(wǎng)絡開路時的輸出電壓UA，即等效電源電壓UE 形電阻網(wǎng)絡的等效電路 T形電阻網(wǎng)絡與運算放大器聯(lián)接 的等效電路11.1 D/A轉換器 倒T形電阻網(wǎng)絡D/A轉換器，其電路如下圖所示。圖中的電子模擬開關也由輸入數(shù)字量

2、來控制，當二進制數(shù)碼為1時，開關接到運算放大器的反相輸入端，為0時，開關接地。 倒T形電阻網(wǎng)絡D/A轉換器 11.1 D/A轉換器 11.1.2 典型D/A轉換器DA7520是十位CMOS D/A轉換器，其電路采用倒T形電阻網(wǎng)絡。模擬開關是CMOS型的，也同時集成在芯片上，但運算放大器是外接的。DA7520的外引線排列及聯(lián)接電路如圖所示。 11.1 D/A轉換器 11.1 D/A轉換器 11.1 D/A轉換器 11.1 D/A轉換器 11.1.3D/A轉換器的主要技術指標 1分辨率 D/A轉換器的分辨率是指最小輸出電壓與最大輸出電壓（對應的輸入二進制數(shù)的所有位全為1）之比。例如十位D/A轉換器

3、的分辨率為：2精度 轉換器的精度是指輸出模擬電壓的實際值與理想值之差，即最大靜態(tài)轉換誤差。這誤差是由于參考電壓偏離標準值、運算放大器的零點漂移、模擬開關的壓降以及電阻阻值的偏差等原因所引起的。11.1 D/A轉換器 3線性度 通常用非線性誤差的大小表示D/A轉換器的線性度。產(chǎn)生非線性誤差有兩種原因：一是各位模擬開關的壓降不一定相等，而且接和接地時的壓降也未必相等；各個電阻阻值的偏差不可能做到完全相等，而且不同位置上的電阻阻值的偏差對輸出模擬電壓的影響也不一樣。 4輸出電壓（或電流）的建立時間 從輸入數(shù)字信號起，到輸出電壓或電流到達穩(wěn)定值所需時間，稱為建立時間。建立時間包括兩部分：一是距運算放大

4、器最遠的那一位輸入信號的傳輸時間；二是運算放大器到達穩(wěn)定狀態(tài)所需時間。11.1 D/A轉換器 5電源抑制比 在高質量的D/A轉換器中，要求模擬開關電路和運算放大器的電源電壓發(fā)生變化時，對輸出電壓的影響非常小。輸出電壓的變化與相對應的電源電壓變化之比，稱為電源抑制比。11.1 D/A轉換器 逐次逼近型A/D轉換器一般由順序脈沖發(fā)生器、逐次逼近寄存器、A/D轉換器和電壓比較器等幾部分組成，其原理框圖如圖所示。11.2.1 逐次逼近型A/D轉換器 逐次逼近型A/D轉換器的原理框圖 11.2 A/D轉換器 結合右圖的具體電路來說明逐次逼近的過程。電路由下列幾部分組成：逐次逼近寄存器；順序脈沖發(fā)生器；D

5、/A轉換器；電壓比較器；控制邏輯門；讀出“與”門。11.2 A/D轉換器 11.2.2 A/D轉換器的主要技術指標 1分辨率 以輸出二進制數(shù)的位數(shù)表示分辨率，位數(shù)越多，誤差越小，轉換精度越高。2. 相對精度 相對精度是指實際的各個轉換點偏離理想特性的誤差。在理想的情況下，所有的轉換點應當在一條直線上。 11.2 A/D轉換器 3. 轉換精度 它是指完成一次轉換所需的時間。轉換的時間是指從接到轉換控制信號開始，到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字輸出信號所經(jīng)過的這段時間。采用不同的轉換電路，其轉換速度是不同的。并行型比逐次逼近型要快得多。低速的ADC為130，中速為50us，高速約為50ns。ADC0809為100us。4. 電源抑制 在輸入模擬電壓不變的前提下，當轉換電路的供電電源電壓發(fā)生變化時，對輸出也會產(chǎn)生影響。這種影響可用輸出數(shù)字量的絕對變化量來表示。 11.2 A/D轉換器 11.2.3 典型A/D轉換芯片ADC080911.2 A/D轉換器 目前一般用的大多是單片集成ADC，其種類