电工学-第13章模拟信号与数字信号的相互转换

1、电子技术电子技术213.1 数模转换器数模转换器 数字量数字量 与数字量等值与数字量等值 的十进制数成的十进制数成 正比的模拟量正比的模拟量 D/A D/A 转换器的组成：转换器的组成： (1) 数码寄存器数码寄存器 (2) 模拟电子开关电路模拟电子开关电路 (3) 解码网络解码网络 (4) 求和电路求和电路 (5) 基准电压基准电压高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社高等教育出版社3D3 D2 D1 D0UREF 3R 82R 2R 2R 2R 2R 2R4 3 2 1 S3 S2 S1 S0 UoR R R 数模转换器数模转换器 电子双电子双 向开关向开关 Di = 0 0 时，时，

2、Si 接地；接地；Di = 1 1 时，时，Si 接接UREF 。 43R 82R 2R 2R 2R 2R 2R4 3 2 1 S3 S2 S1 S0 UoR R RUi = 0 = 0 (1) D3D2D1D0 = 00000000 时时 高等教育出版社高等教育出版社5(2) D3D2D1D0 = 0000001 1 时（时（S10单独接单独接 UREF ） UREF +2R 2R 2R R 4 2R 2R 1 3 R 2 R 3R 8 Uo1 2R UREF 24 Uo0 = 输出：输出： 高等教育出版社高等教育出版社6(3) D3D2D1D0 = 00001 10 0 时（时（S1单独接

3、单独接 UREF ） UREF +2R 2R 2R R 4 2R 2R 1 3 R 2 R 3R 8 Uo2 2R 输出：输出： UREF 23 Uo1 = 高等教育出版社高等教育出版社7(4) D3D2D1D0 = 0 01 10000 时（时（S2单独接单独接 UREF ） +UREF2R 2R R 4 2R 2R 1 3 R 2 R R 3R 8 Uo3 2R 输出：输出： UREF 22 Uo2 = 高等教育出版社高等教育出版社8(5) D3D2D1D0 = 1 1000000 时（时（S3单独接单独接 UREF ） +UREF2R 2R 2R R 4 2R 2R 1 3 R 2 R

4、3R 8 Uo4 2R 输出：输出： UREF 21 Uo3= 高等教育出版社高等教育出版社9Uo = D3Uo3D2Uo2D1Uo1D0Uo0 UREF 24Uo = 2i Di 3i =0UREF2Uo =( D3 D2 D1 D0 ) UREF22UREF23UREF24 Di = 1 1 时，时，Si 接接 UREF ；Di = 0 0 时，时，Si 接地。接地。 若输入为若输入为 n 位，则位，则 UREF 2nUo = 2i Di n-1i =02i Di n-1i=0与与n 位二进制数位二进制数等值的十进制数等值的十进制数高等教育出版社高等教育出版社10最小输出电压最小输出电压

5、输入二进制数为输入二进制数为 0 01 0 01 最大输出电压最大输出电压 输入二进制数为输入二进制数为 1 11 1 11 Uomin Uomax KRR =1 2n1 = 分辨率分辨率 KRR 高等教育出版社高等教育出版社11 电子双向开关电子双向开关 T1UREFDiSiUCC UBBT2T3T4Di = 0 0 时，时，T4 饱和导通，饱和导通，Si = 0 0 ； Di = 1 1 时，时，T3 饱和导通，饱和导通，Si = 1 1。 高等教育出版社高等教育出版社12 8位位R-2R型数模转换器型数模转换器DAC0832片选端片选端写选通写选通1输入锁存允许输入锁存允许写选通写选通2

6、数据传输控制数据传输控制基准电压基准电压反馈信号输入反馈信号输入电流输出线电流输出线高高4位位数据输入线数据输入线低低4位位数据输入线数据输入线模拟地模拟地数字地数字地电源电源高等教育出版社高等教育出版社13解：解：(1) 输入二进制数为输入二进制数为 10111011 时时 =2610(025024 123022121120 ) V =1.718 75 V 例例13.1.1 某六位某六位 R2R 型数模转换器的基准电压型数模转换器的基准电压 UREF = 10V，求输入二进制数为，求输入二进制数为 10111011 和和 111101111101 两种两种 情况下的输出模拟电压及该数模转换器

7、的分辨率。情况下的输出模拟电压及该数模转换器的分辨率。 =9.531 25 V UREF 26Uo = 2i Di 5i =0UREF 26Uo = 2i Di 5i =0(2) 输入二进制数为输入二进制数为 111101111101 时时(3) 分辨率分辨率 KRR = 1 2n1 =1 261 =0.0159高等教育出版社高等教育出版社1413.2 模数转换器模数转换器 对逐次逼近型对逐次逼近型 A/D 转换器的工作原理的认识转换器的工作原理的认识 天平天平 砝码砝码8421真值为真值为13g高等教育出版社高等教育出版社1513.2 模数转换器模数转换器在最高位在最高位设定数字量设定数字量

8、 1 1D/A模拟量模拟量 与待转换的与待转换的 模拟量比较模拟量比较 修改修改 在次高位在次高位设定数字量设定数字量 1 1D/A模拟量模拟量 修改修改 与待转换的与待转换的 模拟量比较模拟量比较直至设定的数字量与待转换的模拟量直至设定的数字量与待转换的模拟量之间的误差小于最低一位数字量为止。之间的误差小于最低一位数字量为止。 对逐次逼近型对逐次逼近型 A/D 转换器的工作原理的认识转换器的工作原理的认识 高等教育出版社高等教育出版社16（ （1） ）顺序脉冲分配器顺序脉冲分配器 （ （2） ）数码寄存器数码寄存器（ （3） ）数模转换器数模转换器（ （4） ）电压比较器电压比较器D1顺顺

9、序序 脉脉 冲冲 分分 配配 器器CP1CP2CP3CP4CP5D4D3D2uAux清零清零Q41D C1SDFF4RD + Q31D C1SDFF3RDQ21D C1SDFF2RDQ11D C1SDFF1RD 1 1 1 1数数 模模 转转 换换 器器高等教育出版社高等教育出版社17D1顺顺 序序 脉脉 冲冲 分分 配配 器器CP1CP2CP3CP4CP5D4D3D2uAux清零清零Q41D C1SDFF4RD + Q31D C1SDFF3RDQ21D C1SDFF2RDQ11D C1SDFF1RD 1 1 1 1数数 模模 转转 换换 器器设设ux = 6.88 V、 、 UREF =10 V ( (1) ) 清零；清零；6.88 V1 10 0 0 0 0 0 0 05V1 11 17.5V1 16.25V1 16.875V1 1( (2) ) 从最高位开始比较，逐次到最低位从最高位开始比较，逐次到最低位1 1 1 11 11 10 01 110 01 11 1111 11 11 11高等教育出版社高等教育出版社18 模拟地模拟地基准电压基准电压数字地数字地BCD码码数据输出数据输出积分元件积分元件被测电压被测电压负电源端负电源端正电源端正电源端补偿电容补偿电容更新显示控制更新显示控制时钟电阻端时钟电阻端多路多路选通输出选通输出过量程标志过量程标志