北航933控制工程综合考研电子数电课件

7—2DA转换器7—4多路模拟开关7—3AD转换器7—5数据采集系统简介7—1导论第7章A/D与D/A转换器

自然界中存在的物理量大都是模拟量，如温度、时间、角度、速度等。随着数字技术的迅速发展，尤其是计算机的广泛应用，用数字电路处理模拟信号的情况非常普遍。

模拟量转换为数字量—A/D转换（AnalogtoDigital）数字量变换为模拟量—D/A转换（DigitaltoAnalog）衡量A/D和D/A转换器性能的两个主要指标转换精度转换速度1-1导论

7-2D/A转换器

D/A转换器是利用电阻网络和模拟开关，将二进制数D转换为与之成比例的模拟量，n位二进制数D可以写成:而输出应当是与输入的数字量成比例的模拟量AA=KD=KK为一个常量，单位为伏特。电阻解码网络为D/A转换器的主要组成部分。

一、权电阻解码网络

D/A转换器权由电阻解码网络\电子开关和运算放大器组成。Sn-1~S0是n个电子开关，受输入代码dn-1~d0控制，当该位的值为“1”时，开关将电阻接至参考电压源VREF；当该位为“0”时，开关将电阻接地。D/A转换器是利用电阻网络和模拟开关，将二进制数D转换为与之成比例的模拟量，n位二进制数D可以写成：

K为一个常量，单位为伏特。电阻解码网络为D/A转换器的主要组成部分。

优点：所用的电阻数少；

缺点：阻值分散，集成电路制作困难。二、倒T型电阻解码网络

倒T型电阻网络是集成D/A转换器中采用最多的一种

从每一个节点向左看，等效电阻均为2R，所以各支路电流如图中所标注，于是输出电压

与权电阻解码网络相比，电阻阻值仅两种，便于集成。三、集成D/A转换器AD7524AD7524是CMOS低功耗8位D/A转换器。内部采用倒T型电阻网络结构。

电源VDD为+5V～+15VD0～D7为输入数据—写入信号VREF为参考电源IOUT1和IOUT2是模拟电流输出使用内部反馈电阻RFB时输出电压：—片选信号四、转换精度与转换速度转换精度1.分辨率—当输入数字量的最低位（LSB）发生变化引起的输出电压的变化量。常用输入数字量的位数表示分辨率2.转换误差—转换器实际能达到的转换精度。转换误差用LSB的倍数表示。转换误差分静态误差和动态误差。转换速度

1．建立时间tset

它是在输入数字量各位由全0变为全1，或由全1变为全0，输出电压达到某一规定值所需要的时间2．转换速率SR

即输入数字量的各位由全0变为全1，或由全1变为0时，输出电压uo的变化率。这个参数与运算放大器的压摆率类似。7-2A/D转换器一、A/D转换的一般步骤

A/D转换一般包括采样、保持、量化、编码四个步骤。采样保持完成对模拟信号时间上的离散化

采样频率的选择应满足采样定理：fs≥2fi(max)典型的采样保持电路—LF198量化与编码的概念

对模拟信号幅值的离散化—量化：用最小数量单位△度量模拟信号。量化单位△，也就是最低有效位（LSB）所代表数值。

把量化的结果用代码（二进制码或其他编码）表示出来，称为编码。这些代码就是A/D转换的结果。量化过程不可避免地会引入误差—量化误差。位数越多，量化误差越小；同时也与量化方法有关。第一

6.2.2A/D转换器的分类

A/D转换器的技术指标—转换精度与转换速度

7-3并行比较型A/D转换器

速度最快；电路复杂，n位转换器，所用的比较器的个数为2n-1个。ui（VREF）比较器输出数字输出C07

C06

CO5CO4

CO3

CO2

CO1D2

D1

D00≤ui<1/150000000

0001/15≤ui<3/150000001001

3/15≤ui<5/1500000110105/15≤ui<7/1500001110117/15≤ui<9/1500011111009/15≤ui<11/15001111110111/15≤ui<13/15011111111013/15≤ui<11111111111

并行比较型A/D转换器的输入输出关系7-4逐次逼近型A/D转换器

转换控制信号uL为高电平时开始转换，此时送出一个800mV的电压砝码与输入电压比较，由于ui＜800mV，将800mV的电压砝码去掉，加400mV的电压砝码，ui＞400mV，于是保留400mV的电压砝码。再加200mV的砝码，ui＞400mV+200mV，200mV的电压砝码保留，如此一直进行下去，可获得一组二进制码

011001110011按照BCD8421码划分，相当673mV。一、工作原理

工作时序输入输出对应关系二、逐次逼近型集成A/D—ADC08097-5双积分型A/D转换器

一、工作原理

采样阶段—定时积分阶段：比较转换阶段—定电压积分阶段：

采样阶段—定时积分阶段：比较转换阶段—定电压积分阶段：

电路结构简单，工作稳定，抗干扰能力强,精度高。但其转换速度较慢，转换时间在几十毫秒（ms）。逐次逼近型A/D的转换时间一般小于100微秒。二、

集成双积分型A/D转换器位A/D转换器的含义：3表示BCD码有完整的三位，即包含0~9；最大显示为1999。分母2表示最高位只有二位数，即0和1，4表示BCD码有完整的四位，即包含0~9；又如位A/D转换器的含义：分母5表示最高位只有五位数，即0~4，最大显示为4