数模转换与模数转换学习教案

1、会计学1数模转换与模数转换数模转换与模数转换第一页，共39页。第1页/共39页第二页，共39页。1.概念(ginin)及其应用 2.主要(zhyo)技术指标 （1）精度：用分辨率、转换(zhunhun)误差表示 （2）速度：用转换时间、转换速率表示 模拟 控制 被测被控对象传感 器A/D计算 机D/A图1 典型的数字控制系统框图 第2页/共39页第三页，共39页。 1.DAC的基本原理 数码寄存器模拟 开关译码 网络求和放大器DuA参考电源UREF图2 DAC方框图102niiiREFREFADKUKDUu第3页/共39页第四页，共39页。图3 D和uA的关系(gun x)图111111101

2、10111001011101010010001001000110100010101110110246-6-4-2DuA第4页/共39页第五页，共39页。（1）构成(guchng) （2）工作(gngzu)原理 电阻网络、双向电子模拟开关、求和放大器、数码(shm)寄存器、参考电源 通常取 Rf=R，则： 2.倒T型R-2R电阻网络DAC REFniiifnREFOKDUDRRUu1022DUunREFO2第5页/共39页第六页，共39页。图4 倒T型R-2R电阻网络(wnglu)D/A转换电路 第6页/共39页第七页，共39页。 满量程电压(diny)值： REFnnOmUu212 3.DAC

3、的主要参数 （1）分辨率 LSB：Least Significant Bit a. 用输出的电压(diny)（电流）值表示 输入变化1LSB时，输出端产生(chnshng)的电压变化。MSB：Most Significant Bit 122nOmnREFuUR第7页/共39页第八页，共39页。b. 用百分比表示(biosh) 121) 12(22nnnREFnREFOmUUUuRc. 用位数n表示(biosh) (2)转换(zhunhun)误差 a. 绝对误差：实际值与理想值之间的差值。b. 相对误差：绝对误差与满量程的比值。第8页/共39页第九页，共39页。从输入的数字量发生突变开始，直到输

4、出电压进入(jnr)与稳态值相差LSB范围以内的这段时间。 (3)建立(jinl)时间tset tsetLSBuOt第9页/共39页第十页，共39页。 1.模数转换的一般(ybn)过程 （1）采样(ci yn)和保持 （2）量化与编码(bin m) 量化电平（离散电平） ：都是某个最小单位（量化单位）的整数倍的电平。 舍尾方法 四舍五入方法 第10页/共39页第十一页，共39页。Otu1(t)(a)模拟(mn)输入信号第11页/共39页第十二页，共39页。Ot( b)采样(ci yn)信号)(tS第12页/共39页第十三页，共39页。Ot(b)采样(ci yn)输出信号)(tS第13页/共39

5、页第十四页，共39页。图5 模拟信号的采样(ci yn)保持OtuO(t)（c）采样保持(boch)信号第14页/共39页第十五页，共39页。REFnREFUU812采样保持(boch)信号uO量化电平(din pn)uqREFOREFUuU8887)87(7REFOREFUuU8281)21 (1REFOUu810)10(01max最大量化误差第15页/共39页第十六页，共39页。REFREFnUU1521221采样保持(boch)信号uO量化电平(din pn)uqREFOREFUuU15151513)5 . 75 . 6(7REFOREFUuU153151)5 . 15 . 0(1REF

6、OUu1510)5 . 00(02max最大量化误差第16页/共39页第十七页，共39页。（1）组成(z chn) 2.逐次(zh c)逼近式ADC 电压(diny)比较器、D/A转换器、时序分配器、JKFF、寄存器 2.工作原理 先使JKFF的最高位为1，其余低位为0，比较，下一CP有效沿到，决定1的去留；再使JKFF的次高位为1，其余低位为0，比较，下一CP有效沿到，决定1的去留；第17页/共39页第十八页，共39页。直到最低位比较完为止。此时JKFF中所存的数码(shm)就是所求的输出数字量。转换(zhunhun)位数为N，则转换(zhunhun)时间为(N+1)Tcp。3.ADC的主要

7、参数 （1）分辨(fnbin)率：所能分辨(fnbin)的输入模拟量的最小值。a. 用输入的电压（电流）值表示 nnREFUUR22Im第18页/共39页第十九页，共39页。图6 4位逐次(zh c)逼近型A/D转换器结构图第19页/共39页第二十页，共39页。CPCP0CP1CP2CP4CP3图7 时序分配器输出(shch)波形第20页/共39页第二十一页，共39页。b. 用百分比表示(biosh) nREFnREFUUUuR212Imc. 用位数n表示(biosh) （2）转换(zhunhun)误差 a.绝对误差 ：与输出数字量对应的理论模拟值与产生该数字量的实际输入模拟值之间的差值 第2

8、1页/共39页第二十二页，共39页。绝对误差与额定( dng)最大输入模拟值（FSR）的比值，通常用百分数表示。 b.相对误差(xin du w ch) ：（3）转换时间(shjin)和转换速率 第22页/共39页第二十三页，共39页。第23页/共39页第二十四页，共39页。片选写入1模拟(mn)地数字(shz)输入参考(cnko)电压数字地反馈电阻电源输入锁存允许写入2转移控制数字输入电流输出1电流输出2第24页/共39页第二十五页，共39页。8位输入(shr)寄存器8位D/A转换器第25页/共39页第二十六页，共39页。nDREFVV2560第26页/共39页第二十七页，共39页。的台阶数大于或等于的台阶数大于或等于1616。输出幅度输出幅度V0V0在在0V0V至至2V2V间可调。间可调。电源电压为电源电压为5V5V。第27页/共39页第二十八页，共39页。第28页/共39页第二十九页，共39页。第29页/共39页第三十页，共39页。第30页/共39页第三十一页，共39页。nDREFVV2560第31页/共39页第三十二页，共39页。第32页/共39页第三十三页，共39页。第33页/共39页第三十四页，共39页。波形(b xn)控制及转换电路图