《数字电子技术》教案第八章数模与模数转换电路

课程章节第8章数模与模数转换电路课时分配2教学重5.A/D转换的一般过程。点、难点6.取样—保持电路。课堂讲授，板书DA换器DA的基本原理DA本思路为了将数字量转换成模拟量，必须将各位的代码按位权的大小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正ADD0n-1O03iRi=0OxfR24ii=0R2nBOB(1)基准电压稳定性好。(3)每个模拟开关的开关电压降要相等。(v=iROxf(IIII)f(2342(IIII)f(234281160)24f3210=I.Rx3D.2i24fii0由此可知，采用恒流源电路之后，各支路权电流的大小均不受开关导通电阻和压降的影响，从而降低了对开关电路的要求，提高了转A将输入数字量扩展到n位，可得n位倒T形权电流D/A转换器的v=REFOR1.RfD.2i2nii=0REF1DA页)1)分辨率分辨率是指D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。由D/A转换器的电路结构可知，输入数字量位数越多，输出电压可分离的等级越多，即分辨率越高。在实际应用中，往往用输入数字量的位电压(即输入数字代码仅有最低有效位为1时的输出电压)与最大输出电压(即数字代码各有效位全为1时的输出电压)之比给出。例如，n12)转换误差转换误差是指D/A转换器实际的D/A转换特性和理想转换特性之在描述转换误差时，通常使用绝对误差(或绝对精度)的概念。D/A转换器的绝对误差(或绝对精度)是指输入端加入最大数字量(全1)建立时间(tset)建立时间是指输入数字量变化时，输出电压变化到相应稳定电压2)转换速率(SR)温度系数是指在输入不变的情况下，输出模拟电压随温度变化产A/D转换过程一般是通过取样、保持、量化和编码这四个步骤完SIff样由取样定理可知，为正确无误地用取样信号v表示模拟信号v，SI式中，f为取样频率，fSImax22f为输入信号vI在满足取样定理的条件下，可以用一个低通滤波器将信号v还原S为v，这个低通滤波器的电压传输系数A(f)在低于f的范围内应保IImaxSImax因为每次把取样电压转换为相应的数字量都需要一定的时间，所换时所用的输入电压，实际上是每次取样结束时的v值。I在用数字量表示取样电压时，也必须把它转化为最小数量单位的整倍数，这个转化过程称为量化，所规定的最小数量单位叫做量化单是连续的，因此不一定能被整除，于是就会不可避免的会引入误差，我们把这种误差称为量化误差。把每个二进制代码所代表的模拟电压值规定为它所对应的模拟电压范围的中点，所以最大的量化误差自然就缩小为/2。(1)当控制信号v为高电平时，T导通，输入信号v经电阻R和IIihifOIC(2)当控制信号返回低电平时，T截止，由于C无放电回路，所hO(a)电路结构(b)逻辑符号所以v=v=v。OO1IIO1变化非常大，甚至会超过开关电路所能承受的电压，因此需要增加二O1O2O1IDO1O12(1)由于转换是并行的，其转换时间只受比较器、触发器和编码(2)随着分辨率的提高，元件数目要按几何级数增加。一个n位相似，就是将输入模拟信号与不同的参考电压做多次比较，使转换所对应值。拟电压和参考电压分别进行两次积分，将输入电压平均值变换成与之成正比的时间间隔，然后利用时钟脉冲和计数器测出此时间间隔，进双积分型A/D转换器主要由积分器(由集成运放A组成)、过零比较器(C)、时钟脉冲控制门(G)和定时器/计数器(FF~FF)等0n(1)积分器：积分器是转换器的核心部分，它的输入端所接开关S由定时信号Q控制。当Q为不同电平时，极性相反的输入电压v和nnIO过零时刻。当v0时，比较器输出v为低电平；当v0时，v为高OCOC电平。比较器的输出信号接至时钟控制门(G)作为关门和开门信号。(3)计数器和定时器：它由n+1个接成计数型的触发器FF~FF0n0n以便把与输入电压平均值成正比的时间间隔转变成数字信号输出。当nFFFFFF状0nnn1(4)时钟脉冲控制门：时钟脉冲源标准周期T作为测量时间间C隔的标准时间。当v=1时，与门打开，时钟脉冲通过与门加到触发器C0下面以输入正极性的直流电压v为例，说明电路将模拟电压转换I1)准备阶段22)第一次积分阶段在转换过程开始(t=0)时，开关S与A端接通，正输入电压v1IIOT0I111CT2nTO1TITI3)第二次积分阶段1IREF进行第二次积分；当t=t时，积分器输出电压2OC第二次积分结束时，积分器的积分时间T为：2221第二次积分结束时，积分器的输出电压v为：OO1TtREF1VT2nTREFCvTTIT=Cv2VI22nTv2CVIT2nTVI在计数器中所计得的数入与取样时间T内输入电压的平均值v成I1因此具有很强的抗工频干扰能力。尤其对周期等于T或几分之一的T11的对称干扰，从理论上来说，有无穷大的抑制能力，即使当工频干扰幅度大于被测直流信号，使输入信号正负变化时，仍有良好的抑制能(1)分辨率说明A/D转换器对输入信号的分辨能力。A/D转换器的分辨率以输出二进制(或十进制)数的位数表示。(2)转换误差表示A/D转换器实际输出的数字量和理论上的输(a)引脚图(b)控制信号时序图1)引脚名称D7~D0：A/D转换器数据输出端，该输出端具有三态特性，能与2)使用说明总线(DBUS)和控制总线(CBUS)连接，系统信号采用总线传送方现以程序查询方