数字电路课件六

第7章数/模与模/数转换电路课时：3学时第7章数/模与模/数转换电路7.1D/A转换器7.2A/D转换器本章小结7.1D/A转换器7.1.1D/A转换器的基本原理7.1.2倒T型电阻网络D/A转换器7.1.3D/A转换器的主要技术指标7.1.4D/A转换器应用举例7.1.5D/A转换器的主要技术指标7.1.1D/A转换器的基本原理

对于有权码，先将每位代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现数字/模拟转换。7.1.2倒T形电阻网络D/A转换器所以，无论Si处于何种位置，与Si相连的2R电阻均接“地”（地或虚地）。图中S0～S3为模拟开关，由输入数码Di控制，当Di=1时，Si接运算放大器反相输入端（虚地），电流Ii流入求和电路；当Di=0时，Si将电阻2R接地。基准电流:I=VREF/R，流过各开关支路（从右到左）的电流分别为I/2、I/4、I/8、I/16。将输入数字量扩展到n位，则有：可简写为：vO=－KNB

输出电压：总电流：其中：分析计算：7.1.3权电流型D/A转换器为进一步提高D/A转换器的转换精度，可采用权电流型D/A转换器。图示为一4位权电流D/A转换器原理电路。这组恒流源从高位到低位电流的大小依次为I/2、I/4、I/8、I/16。7.1.4D/A转换器应用举例DAC0808是8位权电流型D/A转换器，其中D0～D7是数字量输入端。使用时，需要外接运算放大器和产生基准电流用的电阻R1。当VREF=10V、R1=5kΩ、Rf=5kΩ时，输出电压为：DAC0808D/A转换器输出与输入的关系（设VREF=10V）1.转换精度7.1.5D/A转换器的主要技术指标（2）转换误差——比例系数误差、失调误差、非线性误差。此外，也可用D/A转换器的最小输出电压(数字量：00000001)与最大输出电压(数字量：全1）之比来表示分辨率，N位D/A转换器的分辨率可表示为1/（2n-1）。（1）分辨率——D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。输入数字量位数越多，分辨率越高。所以，在实际应用中，常用数字量的位数表示D/A转换器的分辨率。vO=-KNB最小vO=-KNB=-K×1

最大vO=-KNB=-K×(2n-1)7.1.5D/A转换器的主要技术指标2.转换速度3.温度系数——在输入不变的情况下，输出模拟电压随温度变化产生的变化量。一般用满刻度输出条件下温度每升高1℃，输出电压变化的百分数作为温度系数。（2）转换速率（SR）——在大信号工作状态下模拟电压的变化率。（1）建立时间（tset）——当输入的数字量发生变化时，输出电压变化到相应稳定电压值所需时间。最短可达0.1μS。7.2A/D转换器7.2.1A/D转换器的基本原理7.2.2并行比较型A/D转换器7.2.3逐次比较型A/D转换器7.2.4双积分型A/D转换器7.2.5A/D转换器的主要技术指标7.2.1A/D转换器的基本原理一．A/D转换的一般步骤

由于输入的模拟信号在时间上是连续量，所以一般的A/D转换过程为：

取样、保持、量化和编码。二．取样—保持电路电路组成及工作原理（取Ri=Rf）:当vL为高电平时，T导通，vI经Ri和T向电容Ch充电。vO=－vI=vC。当vL返回低电平后，T截止。Ch无放电回路，所以vO的数值可被保存下来。01tvI00110110vIt基本原理：并行比较型A/D转换器3位并行比较型A/D转换器

并行比较型A/D转换器真值表输入模拟电压寄存器状态数字量输出D2D1D0Q7Q6Q5Q4Q3Q2Q1（0～1/15）VREF（1/15～3/15）VREF（3/15～5/15）VREF（5/15～7/15）VREF（7/15～9/15）VREF（9/15～11/15）VREF（11/15～13/15）VREF（13/15～1）VREF00000000000001000001100001110001111001111101111111111111000001010011100101110111输入输出EI

I0

I1I2I3I4I5I6I7A2A1A0GSEO1××××××××11111011111111111100×××××××0000010××××××01001010×××××011010010××××0111011010×××01111100010××011111101010×01111111100100111111111101P96集成优先编码器——74148（8线-3线）逐次三比较三型A三/D三转换三器1．三转三换原三理：G≈三d3g3+三d2g2+三d1g1+三d0g0di1有效0无效有效三砝码三的总三重量三逐次三逼近三重物三的重三量：2．三转三换框三图：3．三逻三辑电三路101111110100001111001010011111101101010100双积三分型三A/三D转三换器它由三积分三器、三过零三比较三器（三C）三、时三钟脉三冲控三制门三（G三）和三定时三器、三计数三器（三FF0～F三Fn）等三几部三分组三成。（2三）第三一次三积分三阶段工作三原理三：（1）准三备阶三段计数三器清三零，积分三电容三放电三，vO=0三V。t=0三时，三开关三S1与A三端接通三，输三入电三压vI加到积分三器的三输入三端。三积分器从三0开三始积三分：由于vO<0三V，三过零三比较三器输三出vC=1三，控三制门三G打三开。三计数三器从三0开三始计三数。t=T1=2nTC经过三2n个时三钟脉三冲后三，触三发器三FF0～F三Fn－三1都翻三转到三0态三，而三Qn=1三，开三关S1由A三点转三到B三点，三第一三次积三分结三束。三第一三次积三分时三间为三：（3三）第三二次三积分三阶段第一三次积三分结三束时三，积三分器三的输三出电三压VP为：当t=t1时，三S1转接三到B三点，三基准三电压三－VRE三F加到三积分三器的三输入三端；三积分三器开始三反向三积分三。当t=t2时，三积分三器输三出电三压vO>0三V，三比较三器输三出vC=0三，控三制门三G被三关闭三，计三数停三止。同时三，N三级计三数器三又从三0开三始计三数。在此三阶段三结束三时vO的表三达式三可写三为：设T2=t2－t1，于三是有三：设在三此期三间计三数器三所累三计的三时钟三脉冲三个数三为λ，则三：可见三，T2与VI成正三比，三T2就是三双积三分A三/D三转换三过程三的中三间变三量。上式三表明三，计三数器三中所三计得三的数λ（λ=三Qn-三1…Q1Q0），三与在三取样三时间三T1内输三入电三压的三平均三值VI成正三比。三只要三VI<VRE三F，转三换器三就能三将输三入电三压转三换为三数字三量。T2=λTC7.三2.三5三A/三D转三换器三的主三要技三术指三标（1三）分三辨率——三说明三A/三D转三换器三对输三入信三号的三分辨三能力三。一般三以输三出二三进制三（或三十进三制）三数的三位数三表示三。因三为，三在最三大输三入电三压一三定时三，输三出位三数愈三多，三量化三单位三愈小三，分三辨率三愈高三。1.三转三换精三度例如三，相三对误三差≤±LS三B/三2，三就表三明实三际输三出的三数字三量和三理论三上应三得到三的输三出数三字量三之间三的误三差小三于最三低位三的半三个字三。（2三）转三换误三差——三它表三示A三/D三转换三器实三际输三出的三数字三量和三理论三上的三输出三数字三量之三间的三差别三。常三用最三低有三效位三的倍三数表三示。2.三转三换时三间——三指从三转换三控制三信号三到来三开始三，到三输出三端得三到稳三定的三数字三信号三所经三过的三时间三。并行三比较三A/三D转三换器三转换三速度三最高三；逐三次比三较型三A/三D转三换器三次之三；间三接A三/D三转换三器的三速度三最慢三。本章三小结1．三A/三D和三D/三A转三换器三是现三代数三字系三统的三重要三部件三，应三用日三益广三泛。5．三A/三D转三换器三和D三/A三转换三器的三主要三技术三参数三是转三换精三度和三转换三速度三，在三与系三统连三接后三，转三换器三的这三两项三指标三决定三了系三统的三精度三与速三度。三目前三，A三/D三与D三/A三转换三器的三发展三趋势三是高三速度三、高三分辨三率及三易于三与微三型计三算机三接口三，用三以满