数模和模数转换讲课教案课件

1、第16章 数模和模数转换学习要点数模/模数转换器的组成数模/模数转换器的工作原理第1页，共14页。第16章 数模/模数转换器16.1 数模和模数转换的概念16.2 D/A转换器16.3 A/D转换器第2页，共14页。能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简称A/D转换器或ADC；能将数字量转换为模拟量的电路称为数模转换器，简称D/A转换器或DAC。ADC和DAC是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口。16.1 数模和模数转换的概念第3页，共14页。16.2 D/A转换器将输入的每一位二进制代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，所得的总模拟量就与

2、数字量成正比，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。基本原理第4页，共14页。第5页，共14页。设RF=R/2第6页，共14页。2、倒T型电阻网络数模转换器分别从虚线A、B、C、D处向左看的二端网络等效电阻都是R。不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还是接到地，也就是不论输入数字信号是1还是0，各支路的电流不变。从参考电压UR处输入的电流IR为：第7页，共14页。各支路电流IR为：第8页，共14页。第9页，共14页。（1）分辨率分辨率用输入二进制数的有效位数表示。在分辨率为n位的D/A转换器中，输出电压能区分2n个不同的输入二进制代码状态，能给出2n个不同等级的输出模拟电压。分辨率也可

3、以用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压的比值来表示。10位D/A转换器的分辨率为：（2）转换精度D/A转换器的转换精度是指输出模拟电压的实际值与理想值之差，即最大静态转换误差。（3）输出建立时间从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值时所需要的时间，称为输出建立时间。第10页，共14页。16.3 A/D转换器转换开始前先将所有寄存器清零。开始转换以后，时钟脉冲首先将寄存器最高位置成1，使输出数字为1000。这个数码被D/A转换器转换成相应的模拟电压uo，送到比较器中与ui进行比较。若uiuo，说明数字过大了，故将最高位的1清除；若uiuo，说明数字还不够大，应将这一位保留。然后，再按

4、同样的方式将次高位置成1，并且经过比较以后确定这个1是否应该保留。这样逐位比较下去，一直到最低位为止。比较完毕后，寄存器中的状态就是所要求的数字量输出。原理框图基本原理第11页，共14页。3位逐次逼近型A/D转换器第12页，共14页。转换开始前，先使Q1=Q2=Q3=Q4=0，Q5=1，第一个CP到来后，Q1=1，Q2=Q3=Q4=Q5=0，于是FA被置1，FB和FC被置0。这时加到D/A转换器输入端的代码为100，并在D/A转换器的输出端得到相应的模拟电压输出uo。uo和ui在比较器中比较，当若uiuo时，比较器输出uc=1；当uiuo时，uc=0。第二个CP到来后，环形计数器右移一位，变成

5、Q2=1，Q1=Q3=Q4=Q5=0，这时门G1打开，若原来uc=1，则FA被置0，若原来uc=0，则FA的1状态保留。与此同时，Q2的高电平将FB置1。第三个CP到来后，环形计数器又右移一位，一方面将FC置1，同时将门G2打开，并根据比较器的输出决定FB的1状态是否应该保留。第四个CP到来后，环形计数器Q4=1，Q1=Q2=Q3=Q5=0，门G3打开，根据比较器的输出决定FC的1状态是否应该保留。第五个CP到来后，环形计数器Q5=1，Q1=Q2=Q3=Q4=0，FA、FB、FC的状态作为转换结果，通过门G6、G7、G8送出。工作原理第13页，共14页。（1）分辨率A/D转换器的分辨率用输出二进制数的位数表示，位数越多，误差越小，转换精度越高。例如，输入模拟电压的变化范围为05V，输出8位二进制数可以分辨的最小模拟电压为5V2820mV；而输出12位二进制数可以分辨的最小模拟电压为5V2121.22mV。（2）相对精度在理想情况下，所有的转换点应当在一条直线上。相对精度是指实际的各个转换点偏