数电数电课件数4

1、集成电子技术基础教程 第四篇 电子电路综合与应用第二章 信号转换电路 在计算机控制系统中，经常需要进行： 数字量模拟量、模拟量数字量的转换， （前者称D/A转换，后者为A/D转换）。生产过程自动化的流程图4.2.1 数/模转换电路D/A转换器、DAC（Digital to Analog Converter）一、D/A转换器的基本原理D/I基本思路：将输入的二进制数按其位权的大小先转换成与之成正比的电流量，然后将该电流再转换成模拟量电压输出。电路框图D/A转换特性图输出模拟量的最小增量VLSB输入数字量中最低位变化时所引起的模拟输出电压变化值。三位二进制数字量输入、模拟量输出二、四位倒 T 形网

2、络 D/A 转换器只有二种电阻，精度可以做得高；由运放的虚地特性，开关切换时支路电流不变，无过渡过程，转换快；网络部分的总电阻为R ；总电流： ，各支路电流： ； n 位D/A R f = R三、双极性模拟量输出的DAC电路正、负的数字量输入， 要求有正、负的模拟量输出；一个正、负数可以用补码表示： 一个用补码输入的正、负数， 如何转换成正、负输出的模拟量；以一个三位二进制补码为例： 3位二进制补码可以表示从 +3 到 4 之间的任何一个 十进制整数；-4-3-2-10+1+2+3000001010011100101110111100101110111000001010011接入偏移电路（偏移

3、 4 V）后的输出电压（V）偏移码（补码符号位取反）补码输入d2d1d0-4-3-2-10+1+2+3十进制数 能得到双极性输出的电路将补码输入，最高位求反，并设置了偏移电路来实现双极性输出。输入补码 000（偏移码 100 ）；调节RB的值，使 IB = VB/RB = IMSB ；io = 0，Vo = 0；输入任意状态偏移码： n 位双极型D/A转换电路：四、D/A转换器的主要技术指标及应用要点分辨率（位数）线性度精度建立时间温度系数技术指标选型、应用要点性能指标输入特性输出特性参考基准与8位微机兼容；8位分辨率；价格低；接口简单；转换控制容易；R-2R T型电阻网络结构；兼容TTL电平

4、。五、集成D/A转换器 DAC0832 DAC0832 与 8031单片机连接电路两路D/A转换，实现双缓冲的同步方式连接运放实现I/V转换，第一级输出0-5V，第二级输出-5V+5V4.2.2 模/数转换电路A/D转换器、ADC（ Analog to Digital Converter）一、A/D转换器的基本原理基本思路：对连续变化的模拟量在一系列给定的时间瞬间进行取样， 然后把该取样值用二进制数表示出来。由于将取样值用二进制表示出来需要一定的时间， 因此，取样后的模拟量还需要一定的处理过程。取样保持量化编码A/D转换步骤：取样定理、取样/保持电路输入的模拟信号取样脉冲保持电容 取样定理为使

5、取样后信号能不失真地再现原输入信号，要求：模拟开关实用取样/保持电路运算放大器采用电压跟随器形式，响应快；A1 输入为高阻，对输入起隔离作用； 输出为低阻，对保持电容实现快速充电，时间常数小；A2 输入为高阻，使当S断开后，保持电容的保持性能好；保持电容，要求选用高质量的电容器（漏电很小）； 如聚苯乙烯电容。量化、编码量化：将取样值取整（用一个最小单位的整数倍来表示）。编码：将量化后的数值用相应的数值代码表示。舍尾取整法最大量化误差为：有舍有入法量化单位的计算：最大量化误差为：量化单位的计算：A/D 转换器种类并行比较型ADC速度最快；反馈计数式ADC速度慢；逐次逼近型ADC速度快；双积分式A

6、DC速度较慢，精度高，抗干扰性好；V/F式ADC调制式ADC，用在航天；二、逐次逼近型 A/D 转换器模拟比较器三位D/A转换器三位逐次逼近寄存器五位节拍脉冲发生器输出“与”门采样保持器S/2偏移电压转换开始前QAQBQCQDQE = 00001Q2Q1Q0 = 000d2d1d0 = 000D/A输出为0比较器输出为“1”输入 VI = 4.65V；量化单位 S = 1V；第一个CP脉冲QA QE = 10000Q2 Q0 = 100d2 d0 = 000VF = 4S S/2 = 3.5VVC = “1”Q2 Q0不够大 Q2 应保留输入 VI = 4.65V；量化单位 S = 1V；第二

7、个CP脉冲QA QE = 01000Q2 Q0 = 110d2 d0 = 000VF = 6S S/2 = 5.5VQ2 Q0太大了 Q1 应舍去输入 VI = 4.65V；量化单位 S = 1V；“1”VC = “0”第三个CP脉冲QA QE = 00100Q2 Q0 = 101d2 d0 = 000VF = 5S S/2 = 4.5VVC = “1”Q2 Q0不够大 Q0 应保留输入 VI = 4.65V；量化单位 S = 1V；“0”第四个CP脉冲QA QE = 00010Q2 Q0 = 101d2 d0 = 000VF = 5S S/2 = 4.5VVC = “1”Q2 Q0不够大 Q

8、0 应保留输入 VI = 4.65V；量化单位 S = 1V；“1”第五个CP脉冲QA QE = 00001Q2 Q0 = 101d2 d0 = 101输入 VI = 4.65V；量化单位 S = 1V；转换结果输出用表说明的整个工作过程 读出d2d1d011015Q2Q1Q0=10111014Q0=1留11013Q1=1舍01102Q2=1留11001Q端状态留舍寄存器状态Q2Q1Q0CP脉冲顺序S=1V转换速度较快，对n位A/D转换器，转换一次的时间为：T=（ n+2）TCP；容易与8位微机连接；转换精度主要决定于其中的D/A转换器的位数、线性度、电子开关压降、参考电压稳定度，以及模拟电压

9、比较器的灵敏度等；由于集成电路制造工艺的完善，A/D转换器的精度已可达0.005%。逐次逼近型A/D转换器的特点三、双积分型 A/D 转换器首先把输入的模拟信号转换成中间变量时间T， 然后再将时间 T 转换成数字量输出； 间接A/D转换器分两次积分，产生两条积分斜率； 双斜率A/D转换器积分器过零比较器N位二进制加法计数器模拟开关附加触发器转换开始前计数器、触发器清零S1接通A， S2闭合C充分放电，v01=0C0为0“与”门封锁dn-1dn-2d1d0=0000第一阶段S2打开v01负向线性变化C0为1“与”门开放计数器计数附加触发器输出“1”输入 v I 为正值积分器对输入信号进行固定时间 T1 的积分积分停止第二阶段S1接通BV01正向线性变化C0为0“与”门封锁计数器停止积分停止输入 v I 为正值积分器对基准信号进行固定斜率的积分积分器二次积分波形图第一次积分（t0t1)第二次积分（t1t2)当t = t2时， V01 = 0，则：采用了积分器，所以抗干扰能力强； 当选取固定积分时间 T1 为工频周期的整数倍时，理论上可完全消除工频干扰；两次积分采用同一个积分器，输出结果与积分参数无关，精度高；主要应用在精度高，而速度相对慢的数字测试设备和仪表中。双积分型A/D转换器的特点四、A/D转换器主要技术指标与应用要点分