ADDA转换原理PPT教学课件

1、9.1 概述从模拟信号到数字信号的转换称为模数转换，简称A/D转换。从数字信号到模拟信号的转换称为数模转换，简称D/A转换。分类：D/A转换器的分类： 权电阻网络型；倒梯电阻网络型；权电流型；权电容型；开关树型等等。 直接型间接型反馈比较型并联比较型逐次渐进型计数型电压时间型（VT变换型）: 双积分型电压频率型（VF变换型）A/D转换器的分类主要指标：转换精度；转换速度第1页/共33页9.2.1 权电阻网络D/A转换器一、电路组成三部分：权电阻网络、模拟开关（受代码d3d0的控制，代码为1时接VREF，为0时接地）、求和放大器第2页/共33页二、工作原理第3页/共33页即vO正比于DnVREF

2、可正可负优缺点：电阻少，但差值大，不易集成。第4页/共33页9.2.2 倒T型电阻网络D/A转换器一、电路的组成电阻网络、模拟开关、求和放大器A、基准电压VREF。V接地， V为虚地，S3S0相当于接地，若数码为1，接V-,数码为0，接V 。第5页/共33页二、工作原理从每个端口向左看等效电阻均为R，I=VREF/R，每个支路电流依次为I/2, I/4, I/8, I/16。 对于n位D/A转换器：VO与D成正比。第6页/共33页三、集成D/A转换器CB7520 (AD7520)1、原理图10位倒T电路，需外接运放，反馈电阻可用内部R，也可自接，VREF需稳定，才能确保转换精度。第7页/共33

3、页2、CB7520中的CMOS模拟开关电路采用15V电压第8页/共33页9.2.7 D/A转换器的转换精度与转换速度一、D/A转换器的转换精度用分辨率和转换误差来描述转换精度1、分辨率用输入二进制代码的位数给出（理论精度）模拟电压应能区分00.0011.11全部2n个不同状态用最小电压与最大输出电压之比表示，例如10位D/A转换器001. 01023112110第9页/共33页2、转换误差（实际精度）转换误差：实际与理论值的最大偏差（例如：0001时的输出电压）是一个由各种因素引起的转换误差的综合指标。因素：VREF波动；运放的零漂； 模拟开关的导通内阻及压降； 电阻阻值偏差；二极管特性不一致

4、第10页/共33页二、D/A转换器的转换速度用建立时间t set定量描述D/A转换器的转换速度t set ：从输入数字量发生突变开始，到输出电压进入与稳态值相差 范围以内的时间。一般定为：从全0变为全1所需的时间。LSB21 不包含运放的单片集成DAC： t set 0.1m 包含运放的单片集成DAC： t set 0.15m外加运放的DAC的最大转换时间：第11页/共33页9.3 A/D转换器9.3.1 A/D转换的基本原理模拟信号是连续的，数字信号是离散的，因此需要在一系列选定的瞬间对输入的模拟信号取样，然后保持、量化、编码，再开始下一次取样。一、取样定理取样信号vS，模拟信号vI ，必须

5、满足fS2fi(max)fS 取样频率； fi (max)模拟信号的最高频率分量的频率用低通滤波器将vS还原为vI ，一般取fS35fi (max)保持电路第12页/共33页二、量化和编码采样电压表示成最小单位的整数倍，叫量化。最小单位叫量化单位，用表示。数字信号最低有效位（LSB）的1所代表的数量大小为 。量化结果用二进制表示出来叫编码。两种量化方法只舍不入 有舍有入例如，01V模拟电压转换成三位二进制代码。 图(a)中： 1/8V 01/8V0 1/8V 2/8V 1 单向误差为，最大误差为1/8V。图9.3.3 划分量化电平的两种方法(a)第13页/共33页例如，01V模拟电压转换成三位

6、二进制代码。 图(b)中： 2/15V 01/15V0 1/15V 3/15V 1 双向误差为，最大误差为1/15V。图9.3.3 划分量化电平的两种方法若vI在范围内变化时，一般要求采用二进制补码形式编码，例如 1V，三位二进制补码，如图9.3.4。第14页/共33页9.3.2 取样保持电路一、基本形式如图9.3.5当vL1时，T通，vI向C充电，设RI=RF，则vO vC vI，当vL0时，T止，CH保持。缺点：速度低，为提高速度，可减小RI，则输入阻抗降低，不可取。解决办法见下页。第15页/共33页二、实用电路（LF198）速度低的解决办法：在电路的输入端增加一级隔离放大器，如：LF19

7、8集成采样保持。vL1，取样； vL0，保持；D1、D2保护二极管，VOS输出调零电压第16页/共33页9.3.3 直接A/D转换器一、并联比较型三部分组成：电压比较器、寄存器、代码转换电路2/15VREF比较结果：0000000，0000001，1111111共8种CP寄存。第17页/共33页寄存器输出是一组7位的二值代码，需转换成3位二进制数。代码转换电路的逻辑函数式为：优点：速度高（50nm）可省略采保电路缺点：比较器多（n位代码需2n1个）第18页/共33页二、反馈比较型A/D转换器1、计数型A/D转换器转换时间长： 当输出为n位二进制数码时，最长的转换时间可达（2n1）TCP。第19

8、页/共33页2、逐次渐进型A/D转换器原理：类似天平称重原理从最高位置1，判断保留或去除；次高位置1，判断保留或去除；.最低位置1，判断保留或去除；n位需(n2)个CP脉冲第20页/共33页工作原理例如：参考电压VREF=5V, 模拟vI=3.2. 设初态QAQBQC=000, 环形计数器Q1Q510000，即Q11（1）CP1 到来SA=1, RA=0; SB=0, RB=1; SC=0, RC=1置成100 vO5212.5V vO vI vC =1且CP2 过后， Q1Q5 00100，即Q3 1（3）CP3 到来SA=0, RA=0; SB=0, RB=1; SC=1, RC=0QA保持，QB置0，QC置1置成 101 vO5(21+ 23)3.125V vO vI vC =0且CP3 过后， Q1Q5 00010，即Q4 1第22页/共33页（4）CP4 到来SA=0, RA=0;SB=0, RB=0; SC=0, RC=0QA、QB、QC均保持 101vC =0 且CP4 过后， Q1Q5 00001，三态输出101（5）CP5 到来Q1Q5 10000，返回初态第23页/共33页9.3.4 间接A/D转换器第一步：S1合到vI一侧，进