N实用电工电子技术第章

第12章模拟量和数字量的转换12.1D/A转换器12.2A/D转换器1数/模与模/数转换器是计算机与外部设备的重要接口,也是数字测量和数字控制系统的重要部件。D/A（数/模）转换器：能将数字量转换为模拟量的装置。A/D（模/数）转换器：能将模拟量转换为数字量的装置。概述2D/A（数/模）转换器：(DAC)输入：n位二进制数N输出：与输入二进制数N成正比的模拟信号（电压或电流）A（N）2=dn-1·2n-1+dn-2·2n-2+···+d1·21+d0·20A=K·N=K（dn-1·2n-1+dn-2·2n-2+···+d1·21+d0·20）由于构成数字代码的每一位都有一定的“权”，因此为了将数字量转换成模拟量，就必须将每一位代码按其“权”转换成相应的模拟量，然后再将代表各位的模拟量相加即可得到与该数字量成正比的模拟量，这就是构成D/A变换器的基本思想。12.1D/A转换器3模拟电子开关倒梯形电阻网络运放倒梯形电阻网络DACd0d1d2d3++-AuoRFIOIO1+URRS2S3S1001RR2R2R2R2R2RS000111IR电路：基准电压源待转换数字量12.1.1D/A转换器的组成和工作原理1、D/A转换器组成4++-AuoRFIOIO1+URRS2S3S1001RR2R2R2R2R2RS000111IRd0d1d2d3di为1→

Si与运放的反相输入端连接→

uo=-IO1

RFdi为0

→

Si与地连接IO1=？与哪些量有关？2.D/A转换器的原理5倒梯形电阻网络RI2I3I1RR2R2R2R2R2RI0+URIR00´11´22´33´RRRRIR=

UR/RI3=

IR21=21URRI2=

IR41=22URRI1=

IR81=23URRI0=

IR161=24URRIO1IO1=d3·I3+d2·I2+d1·I1+d0·I06++-AuoRFIOIO1+URRS2S3S1001RR2R2R2R2R2RS000111IRd0d1d2d3IO1=d3·I3+d2·I2+d1·I1+d0·I0I1I2I3I0=（d3·23+d2·22

+d1·21

+d0·20）24URRUO1=-IO1·RF=（d3·23+d2·22

+d1·21

+d0·20）24URRFR7UO1=-IO1·RF=（d3·23+d2·22

+d1·21

+d0·20）24URRFR若为n位二进制数，则UO1=（dn-1·2n-1+dn-2·2n-2

+···+d0·20）2nURRFR若RF=R，则UO1=（dn-1·2n-1+dn-2·2n-2

+···+d0·20）2nUR即输出电压的大小正比于输入二进制数的大小，实现了数字量和模拟量的转换8集成DAC集成DAC的种类：按电路结构分：权电阻DAC、梯形DAC、倒T形DAC等按输入二进制数位数分：八位、十位、十二位、十六位等例：AD7520：十位倒T形电阻网络DAC9特点飘：管脚的排列用及外坡接电破路：运算链放大朴器外准接5G752012345678910111213141516d0d1d2d3d4d9d8d7d6d5GN交D+UDD321511614正电电源端接地预端413~十位掠数字赌量输执入端模拟乔电流IO1输出逃端模拟俘电流IO2输出之端，气一般漂接地参考梳电压欠接线简端，UR可正垃可负内部扇电阻RF的引吐出端魔，另莫一端圈在芯会片内伯部接IO1端uo－＋＋UR10指最丸小输窄出电惑压和冤最大蹈输出欲电压痕之比遍。有时忠也用伞输入纱数字泼量的赤有效碍位数绑来表弱示分钥辨率草。1、分脂辨率2、转宾换精有度指输哈出模龙拟电逢压的蒜实际舒值与即理想眼值之论差。好即最傍大静让态转火换误锐差。如十驼位DA厘C分辨佩率：210-11=102313、输麦出电摆压(电流)的建捕立时塘间从输面入数尺字信总号起丢，到积输出狐模拟欢电压若或电座流所饶需时拨间。12颈.1肿.2D/逝A转换日器的主要视技术沿指标4、电词源抑碗制比指输薪出电爷压的陵变化舞和相票对应么的电绒源电蜂压变友化之虫比。1112鹿.2A/吼D转换熔器模拟猴量转其换成走数字波量的倦电路剖。A/伐D转换龙器输入欺：连续侧变化优的模软拟量输出幕：大小价与输穗入模对拟量惩成正开比的摩数字壮量12其工留作原雷理可基用天贞平秤桂重过气程作昆比喻嚼来说施明。悄若有腔四个坑砝码怜共重15克，饿每个剃重量尺分别堤为8、4、2、1克。累设待企秤重谁量Wx=炒13克，悄可以藏用下腥表步尚骤来陷秤量级：砝码重第一次第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，故保留砝码总重>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12刃.2美.1逐次卸逼近材型A/张D转换猛器基宫本组贸成和客工作腾原理13顺序脉冲发生器逐次逼近寄存器DAC电压比较器输出暖数字长量输入央电压龟量顺序绩脉冲备发生或器产生炉使电插路按呈一定务节拍芦工作赚的顺桌序脉术冲逐次耗逼近刮寄存稍器由双向稳态抵触发叙器构崇成。言先在蓬顺序僵脉冲苍的作趋用下也，由际高到渡低依眯次将叶各位蛇置“1”，再父根据宇比较箭器的倘输出处决定彼该“1”的取限舍。数摸殃转换艘器将逐怕次逼眨近寄姻存器捷输出座的二睁进制丝式数转薪换为笼模拟那电压桃量电压挖比较山器将DA担C输出撕的模叶拟电败压量灭与待销转换画的模志拟电灰压量占比较迈，以钱确定邪逐次谜逼近绕寄存锈器中诸该位消的取咸舍1.基本碎组成14置数控制逻辑电路逐次逼近寄存器D/A转换器++-AUx数字贤量输口出Uod0d1dn-1原理雄图设欲赶转换林量UX1）给柏逐次艘逼近婆寄存尊器清通零；2）将换逐次究逼近渐寄存恒器最别高位丸置“1”；即dn-1=1；3）DA泽C将逐眨次逼栽近寄造存器赤输出车的数腿字量差转换残为模汇拟量UO；4）当UO<UX，置数罚控制园逻辑么电路撞使该揪位“1”保留康；当UO>UX，置数设控制协逻辑锤电路稳使该专位“1”去掉挑；5）将涌逐次阶逼近弊寄存截器次闭高位旨置“1”；即dn-2=1；直至沸确定d02.工作兔原理15置数控制逻辑电路逐次逼近寄存器D/A转换器++-AUx数字量输出Uod0d1dn-1例：四位逐次逼近DAC已知：UX=5.52VDAC的UR=8V试分析转换过程。1）清诵零：d3d2d1d0=0赌00距02）将马最高逐位置“1”；即d3d2d1d0=1库00肿0；3）DA延C将逐肿次逼碧近寄越存器挠输出甘的数获字量10私00转换赞为模资拟量UO；4）UO<UX，置数筑控制湾逻辑河电路卫使d3=1保留烘；UO=8韵/1勾6（1·挤23+终0·随22+掏0·红21+若0·樱20）=溜4Vd3d2d1d0=100岔0165）将d2置“1”；即d3d2d1d0=1汉10窄0；6）DA尘C将逐责次逼穴近寄窝存器嗽输出古的数雁字量11路00转换芝为模垃拟量UO；7）UO>UX，置数宜控制广逻辑升电路断使d2=1去掉炸，使d2=0；UO=8俊/1执6（1·赵23+技1·脉22+调0·腾21+燥0·值20）=况6Vd3d2d1d0=1物0008）将d1置“1”；即d3d2d1d0=1倍01誉0；10）UO<UX，置数暑控制纤逻辑戚电路爹使d1=1保留拜；UO=8码/1提6（1·坛23+宵0·装22+看1·段21+菜0·尽20）=翁5Vd3d2d1d0=1弯0109）DA谅C将逐摧次逼佛近寄是存器锻输出徐的数晴字量10宵10转换不为模族拟量UO；1711）将d0置“1”；即d3d2d1d0=1术01剥1；10）UO<UX，置数存控制马逻辑旁电路误使d0=1保留德；UO=8睛/1辰6（1·岁23+防0·脏22+蓬1·丢21+自1·烛20）=与5.晒5Vd3d2d1d0=1雄01匀112）DA璃C将逐贩次逼崇近寄扰存器扰输出屠的数抛字量10钱11转换目为模由拟量UO；AD意CUX=5团.5酬2Vd3d2d1d0=1端01辆1转换饮误差=0凭.0耐2V，输出境位数辈越多徒，误梳差越吃小182、相越对精祥度：以输兆出二勉进制锤代码糖的位退数表商示分昆辨率稿。位薯数越逢多，问量化烟误差贿越小摘，转策换精病度越侵高完成水一次A/爆D转换律所需子要的卸时间突。即给从它夏接到清转换客命令港起直拘到输北出端挥得到逗稳定贱的数偷字量驳输出胸所需僚要的择时间实际爷转换冻值和谊理想惯特性箱之间寺的最姨大偏汉差1、分蜻辨率势：3、转窃换速巴度：4、其溜它：睡电源拨抑制姨、功瓣率、涝电压泳范围不等。12惨.2承.2A/示D转换闸器宵的主这要技持术指州标19AD筑C0乳80谁9是八搂通道嫂八位塔逐次辞逼近左型模保数潜转执换器绸。A/渐D变换钉组件卡也有谦多种住型号誉可供约选择邀，使传用者染可根舌据任踩务要浮求进宗行选妙择。挤下面脂以AD符C0暴80扮9为例尾，部介绍橡集成固电路A/雨D变换段器。集成AD摧CAD末C0凭80虹9是28脚双万列直父插式弹模数舒转换址器20八通势道模挂拟量枝输入结构枕框图8选1模拟量选择器8位逐次逼近ADC三态输出锁存器地址锁存器IN0IN7D0D7