數(shù)字電子技術(shù)第六版 閻石 第八章 學(xué)習(xí)資料

《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第六版）教學(xué)課件

清華大學(xué)

電子學(xué)教學(xué)組

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數(shù)-模（D/A）和模-數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換8.1概述一、用途及要求傳感器放大器A/D轉(zhuǎn)換微型計算機(jī)控制對象D/A轉(zhuǎn)換溫度時間！精度！速度電加熱爐熱電偶執(zhí)行機(jī)構(gòu)三、分類8.2D/A轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理D111101…D/AA(電壓

或

電流)

？8.2.1權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器一、電路結(jié)構(gòu)和工作原理優(yōu)缺點：1.優(yōu)點：簡單2.缺點：電阻值相差大，難于保證精度，且大電阻不宜于集成在IC內(nèi)部8.2.2倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC希望用較少類型的電阻，仍然能得到一系列權(quán)電流RRRR8.2.6具有雙極性輸出的DAC當(dāng)輸入數(shù)字量有±極性時，希望輸出的模擬電壓也對應(yīng)為±。一、原理例：輸入為3位二進(jìn)制補(bǔ)碼。最高位為符號位，正數(shù)為0，負(fù)數(shù)為1補(bǔ)碼輸入對應(yīng)的十進(jìn)制要求的輸出D2D1D0011+3+3V010+2+2V001+1+1V00000V111-1-1V110-2-2V101-3-3V100-4-4V原碼輸入對應(yīng)的輸出偏移后的輸出D2D1D0111+7V+3V110+6V+2V101+5V+1V100+4V0V011+3V-1V010+2V-2V001+1V-3V0000V-4V補(bǔ)碼輸入對應(yīng)的十進(jìn)制要求的輸出D2D1D0011+3+3V010+2+2V001+1+1V00000V111-1-1V110-2-2V101-3-3V100-4-4VD/A*將符號位反相后接至高位輸入

*將輸出偏移使輸入為100時，輸出為01二、電路實現(xiàn)*將符號位反相后接至高位輸入

*將輸出偏移使輸入為100時，輸出為08.3DAC的轉(zhuǎn)換精度與速度8.3.1轉(zhuǎn)換精度分辨率（理論精度）用輸入數(shù)字量的二進(jìn)制數(shù)碼位數(shù)給出n位DAC,應(yīng)能輸出0~2n-1個不同的等級電壓，區(qū)分出輸入的00···0到11···1，2n-1個不同狀態(tài)2.轉(zhuǎn)換誤差（實際精度）用最低有效位的倍數(shù)來表示有時也用絕對誤差與輸出電壓滿刻度的百分?jǐn)?shù)來表示誤差分析D111101…A/DA(電壓

或

電流)

？8.4A/D轉(zhuǎn)換的基本原理

輸入連續(xù)變化電壓，輸出為不連

續(xù)的數(shù)字量二、量化和編碼量化：將采樣電壓表示為最小數(shù)量單位（Δ）的整數(shù)倍編碼：將量化的結(jié)果用代碼表示出來（二進(jìn)制，二-十進(jìn)制）量化誤差：當(dāng)采樣電壓不能被Δ整除時，將引入量化誤差8.5抽樣保持電路！加大輸入電阻！減小輸出電阻！Av=18.6A/D轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理

8.6.1并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器并聯(lián)比較型量化輸入→量化→編碼1111101011000110100010002、特點*快，CLK觸發(fā)信號到達(dá)到輸出穩(wěn)定建立只需幾十納秒*精度，受參考電壓、分壓網(wǎng)絡(luò)等因素影響*有存儲器，不需要S/H電路*電路規(guī)模，n位需要2n-1比較器，觸發(fā)器8.6.3逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器！電路不太復(fù)雜！較快100003位：5個CLKN位:(n+2)個CLK8.6.4雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器雙積分型（V-T變換型）先將V轉(zhuǎn)換成與之成正比的時間寬度信號，然后在這個時間內(nèi)用固定頻率脈沖計數(shù)電路實現(xiàn)8.6.5Σ-Δ型A/D轉(zhuǎn)換器將兩次相鄰取樣值之差（增量）進(jìn)行量化和編碼積分器vINT>0時，比較器輸出1，觸發(fā)器VO=1積分器vINT≤0時，比較器輸出0，觸發(fā)器VO=0vI=0時，電路中各點電壓波形vI=+VREF/4時，電路中各點電壓波形vI=?VREF/4時，電路中各點電壓波形將串行輸出數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)輸出8.6.6V-F變換型A/D轉(zhuǎn)換器8.7ADC的轉(zhuǎn)換速度與轉(zhuǎn)換精度一、速度取決于電路結(jié)構(gòu)類型

并聯(lián)比較型：<1微秒

逐次漸近型：10~100微秒/次

雙積分型：幾十毫