数字电路与逻辑设计-08.ppt

1 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 第八章数模和模数转换 第八章数模和模数转换 2 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 内容概览 第八章数模和模数转换 概述数模转换器 DAC 模数转换器 ADC 本章小结 3 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 8 1概述 第八章数模和模数转换 从模拟量转换成数字量的过程叫做模数转换 简称A D AnalogtoDigital 转换 把实现这一转换的电路系统叫做模数转换器 ADC Analog DigitalConverter 从数字量转换成模拟量的过程叫做数模转换 简称D A DigitaltoAnalog 转换 把实现这一转换的电路系统叫做数模转换器 DAC Digital AnalogConverter 4 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 8 2数模转换器 DAC 第八章数模和模数转换 数模转换基本原理权电阻网络DAC倒T形电阻网络DAC权电流型DAC双极性输出DACDAC主要技术参数 5 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 8 2 1数模转换基本原理 第八章数模和模数转换 D A转换器的原理图 6 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 第八章数模和模数转换 D A转换的过程是这样的 把输入的二进制数字量中为1的各位 按位权不同的权值 分别转换成对应的模拟量 比如电流值 再把这些代表若干位权值的各个模拟量相加求和 即可得到与输入数字量的大小成正比的模拟量 如电压量 从而直线数字量向模拟量的转化 D A转换器通常根据译码网络的不同来分类 主要由权电阻网络DAC 倒T型电阻网络DAC 权电流型DAC 双极性输出DAC等 7 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 8 2 2权电阻网络DAC 第八章数模和模数转换 权电阻网络DAC 8 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 8 2 3倒T形电阻网络DAC 第八章数模和模数转换 倒T形电阻网络DAC 9 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 8 2 4权电流型DAC 第八章数模和模数转换 权电流型DAC 10 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 8 2 5双极性输出DAC 第八章数模和模数转换 具有双极性输出电压的DAC 11 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 8 2 6DAC主要技术参数 第八章数模和模数转换 DAC的主要技术参数有转换精度和转换速度 DAC转换精度的主要参数有 1 分辨率 2 转换误差DAC转换速度的主要参数有 1 建立时间 12 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 8 3模数转换器 ADC 第八章数模和模数转换 模数转换基本原理取样 保持电路直接ADC间接ADCADC主要技术参数 13 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 8 3 1模数转换基本原理 第八章数模和模数转换 主要内容有 1 取样定理 2 量化和编码 14 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 第八章数模和模数转换 由于转换过程需要时间 所以要求两个取样之间 取样信号能得到短暂的存储 使转换有足够的时间进行 这种把每次的采样存储一段时间直至下一个脉冲到来的过程叫做保持 在A D转换时 必须把取样信号表示为最小单位的整数倍 这个过程叫做量化 因而量化过程不可避免的就会引起误差 这种误差叫做量化误差 量化的方法就是将模拟信号划分为不同的量化等级 这些等级的分界点就称为量化电平 15 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 8 3 2取样 保持电路 第八章数模和模数转换 取样 保持电路的基本形式 16 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 第八章数模和模数转换 单片集成取样 保持电路LF198 17 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 8 3 3直接ADC 第八章数模和模数转换 直接ADC包括两种形式 1 并联比较型ADC 2 反馈比较型ADC 18 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 第八章数模和模数转换 并联比较型ADC 19 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 第八章数模和模数转换 反馈比较型ADC主要有两种方案 1 计数型ADC 2 逐次渐近型ADC 20 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 第八章数模和模数转换 计数器ADC的原理性框图 21 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 第八章数模和模数转换 逐次渐近型ADC的电路结构框图 22 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 8 3 4间接ADC 第八章数模和模数转换 间接ADC多半都属于电压 时间变换型 简称V T变换型 和电压 频率变换型 简称V F变换型 两类 V T变换型ADC中 首先把输入的模拟信号转换成与之成正比的时间宽度信号 然后在这个世锦跨度里对固定频率的时钟脉冲计数 计数的结果就是正比于输入模拟电压的数字信号 V F变换型ADC中 首先把输入的模拟电压信号转换成与之成正比的频率信号 然后在一定固定的时间间隔里对得到的频率信号计数 所得到的计数结果就是正比于输入模拟电压的数字量 在V T变换型ADC中用的最多的就是双积分型ADC 23 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 第八章数模和模数转换 双积分型ADC的原理性框图 24 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 第八章数模和模数转换 电压波形图 25 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 8 3 5ADC主要技术参数 第八章数模和模数转换 ADC的主要技术参数有转换精度和转换速度 ADC转换精度的主要参数有 1 分辨率 2 转换误差 26 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 本章小结 第八章数模和模数转换 计算机在测量 控制和信号处理系统中的广泛应用 大大促进了A D D A转换技术的迅速发展 而且随着计算机计算能力 精度 速度的不断提高 对A D D A转换器的转换精度和速度的要求不断提高 作为描述和衡量A D D A转换器的两个重要计数指标 转换精度和转换速度 决定了一个转换器的好坏 决定了它是否能得到广泛的实际运用 A D D A转换器的种类繁多 本章就一些常见 典型的类型进行了详细的讲解 27 数字电路与逻辑设计 冶金工业出版社 第八章数模和模数转换 在D A转换器中 详细讲述了权电阻型DAC 倒T形电阻网络DAC 权电流型DAC 双极性输出DAC等 就它们的电路结构 工作原理 转换精度和转换速度以及实际应用