模拟量与数字量转换

1、第 8 章模拟量与数字量转换1 将数字量转换为模拟量的装置称为数/模变换器( 简称D/A转换器 、DAC); 将模拟量转换为数字量的装置称为模/数变换器( 简称A/D转换器 、ADC)。 它们是重要的接口器件。2一、 DAC的结构、工作原理+-AuoS2S3S1S0RR/2R/4R/8R3R2R1R0RFD3D2D1D00011 UR5 kR = 80 k1、权电阻D/A变换器第1节 D/A转换器3+-AuoS2S3S1S0RR/2R/4R/8R3R2R1R0RFD3D2D1D00011 UR5 kR = 80 kUo = - URRFR（）D3D0D1D223202122根据反相比例运算公式

2、可得：输出模拟电压的大小直接与输入 二进制数的大小成正比，实现了数字量 到模拟量的转换 。I0I1I42、R-2R T形电阻网络DAC+-AuoS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0RFD3D2D1D00011 UR2RRRRI3I2I1I0IABCD+-AuoS2S32R2RR3R2RF00 URRI3I2CD2R5UD = URUc = UR / 2UB = UR /4UA = UR /8即：每个 2R支路中的电流也逐位减半。+-AuoS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0RFD3D2D1D00011 UR2RRRRI3I2I1I0IABCD6I = I3 + I2 +

3、 I1 + I0UR2R=D3UR16RD0UR8RD1UR4RD2+=UR16R( 8D3 + 4D2 + 2D1 + 1D0 )=UR RF16R( 8D3 + 4D2 + 2D1 + 1D0 )uo -+-AuoS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0RFD3D2D1D00011 UR2RRRRI3I2I1I0IABCD7DAC 0832 管脚分布图CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCURRfbDGNDLCEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120二、 集成DAC8DAC 0832 简化电路框图八位寄存器

4、(1)输入八位寄存器(2)输入八位变换器URRfbIout1Iout2AGNDVCCuoDGND&ILECSWR1WR2XFERA/DD7D0.119（1）分辨率指分辨最小电压的能力。常用最小输出电压和最大输出电压之比。即1/（2n-1），有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。 （2）转换精度指最大静态转换误差，一般是小于最低有效位为1时的输出电压的1/2。常用用相对值表示（1/2）/ （2n-1） 1 / 2n+1 。（3）输出电压( 电流 )的建立时间输入数字量为全0到全1，输出电压达到稳定值所需要的时间。超高速（ ui 7Us / 87Us / 8 ui 6Us / 86Us / 8

5、 ui 5Us / 85Us / 8 ui 4Us / 84Us / 8 ui 3Us / 83Us / 8 ui 2Us / 82Us / 8 ui 1Us / 81Us / 8 ui 0ABCDEFGD2D0D1编码器输出输入电压ui11111111111111110000111110000000000000000000000000000000001111111111111111111000逻辑状态关系表152、逐次逼近式ADC 工作原理可用天平秤重过程作比喻来说明。若有四个砝码共重15克，每个重量分别为8、4、2、1克。设待秤重量Wx = 13.4克，可以用下表步骤来秤量：砝码重第一次第

6、二次第三次第四次加4克加2克加1克8 克砝码总重 待测重量Wx ，故保留砝码总重仍 待测重量Wx ，故撤除砝码总重 待测重量Wx ，故保留暂时结果8 克12 克12 克13 克 结 论16数模转换器逐次逼近比较器控制电路顺序脉冲发生器数字量输出时钟脉冲电压比较 器Muoui原理框图17QARASAQBRBSBQCRCSC&3位数模转换器 &Q1Q2Q3Q4Q5B2(22)B1(21)B0(20)CPuiuo顺 序 脉 冲 发 生 器0000000000000000CP10000010000100001CP0100010000100000CP120100000100010001CP1011000

7、0100010000CP1230110000001001001CP1241111000010000101CP1230110000000000100CP123450110000000000011110CP12340000000000000000CP1234551111000001001000CP12318 （1）分辨率：以输出二进制代码的位数表示分辨率。位数越多，量化误差越小，转换精度越高。 （3）转换时间：完成一次转换所需要的时间，即从它接到转换命令起直到输出端得到稳定的数字量输出所需要的时间。 （2）转换精度：最大误差一般不大于最低有效位所对应的输入模拟电压。 相对精度 1/（2n-1）。三、 ADC的主要性能指标19四、 集成ADC集成ADC：逐次比较型、双积分型等； 8位、12位、20位等集成ADC0809： 8位、前置8选1模拟开关、 后置三态输出数据锁存器，另有相应的控制端，便于程序控制，易于直接微机。20思考题1、DAC和ADC有什么用途?2、 R-2R