电子技术第18讲(ADC、DAC).ppt

1、第18讲,第15章 数模变换器（DAC）、模数变换 器（ADC） 15.1 D/A变换器 15.2 A/D变换器 15.3 计算机数据采集简介,引言,模拟信号数字信号： A/D转换器 (ADCAnalog Digital Converter),数字信号模拟信号： D/A转换器 (DAC Digital Analog Converter),引言(续): A/D转换器、D/A转换器的应用,计算机进行各种数字处理（如滤波、计算）、数据保存、打印等,显示器显示字符、曲线、图形、图象等,15.1 D/A 转换器,(1) D/A功能: 将数字量成正比地转换成模拟量,15.1.1 D/A转换器原理,D/A

2、功能(续),(2) D/A的组成 由三部分电路组成, 电阻网络 模拟电子开关 求和运算放大器,D/A的组成(续),输出模拟电压,S0S3: 模拟电子开关 D=0, S倒向地 D=1, S倒向VREF,电阻网络,求和运算放大器,当D3D2D1D0=0000时, S3S2S1S0都倒向地,UO=0V,(3) D/A转换原理,当D3D2D1D0=0000时,D/A转换原理(续),当D3D2D1D0=1000时, S2S1S0都倒向地， S3倒向VREF,UO=-VREF/2,当D3D2D1D0=1000时,D/A转换原理(续),当D3D2D1D0=0100 时, S3S1S0都倒向地 S2倒向VRE

3、F,当D3D2D1D0=0100时,UO=-VREF/4,D/A转换原理(续),同理可推导，当D3D2D1D0=0010时， UO= VREF/8 当D3D2D1D0=0001时， UO= VREF/16,D/A转换原理(续),根据叠加原理: UO= (D3VREF/21+ D2VREF/22 + D1VREF/23 + D0VREF/24 ) = (D3/21+ D2/22 + D1/23 + D0/24 ) VREF = (VREF /24) (23 D3 + 22 D2+ 21 D1 + 20 D0),UO = (VREF /24) (23 D3 + 22 D2+ 21 D1 + 20

4、D0),D/A转换原理(续),此式表明: D/A电路输出模拟电压UO与输入的 数字量D3D2D1D0成正比,15.1.2 8位D/A转换器电路框图,15.2 A/D转换器,(1)A/D功能: 将模拟电压成正比地转换成数字量,0 5V,00000000 11111111,分辨率:5V/255=0.0196V/ 每1个最低有效位,15.2.1 A/D功能及分类,(2)A/D转换器分类, 并联比较型 特点: 转换速度快,转换时间 10ns 1s 逐次逼近型 特点: 转换速度中,转换时间 几s 100 s 双积分型 特点: 转换速度慢,转换时间 几百s 几ms,根据内部电路不同,分为以下三类:,15.

5、2.2并联比较型A/D转换器（三位）原理,7VR/8,6VR/8,5VR/8,4VR/8,3VR/8,2VR/8,VR/8,UI 6VR/8时，输出=1,UI 7VR/8时，输出=1,UI 7VR/8时，输出=0,UI 6VR/8时，输出=0,UI VR/8时，输出=1,UI VR/8时，输出=0,并联比较型A/D转换器中的编码器真值表,6VR/8 UI 5VR/8 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1,5VR/8 UI 4VR/8 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0,7VR/8 UI 6VR/8 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0,VR UI 7VR/8 1 1 1 1 1 1 1

6、 1 1 1,4VR/8 UI 3VR/8 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1,3VR/8 UI 2VR/8 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0,2VR/8 UI VR/8 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1,VR/8 UI 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0,特点：输入电压UI每增加VR/8 ，输出数字量增加1,15.3计算机数据采集原理简介A/D转换器内部组成,A/D 转换器,计算机数据采集原理简介(续)A/D转换器与计算机的连接,A/D板,模拟输入电压在A/D转换期间应保持不变，否则A/D的输出数据总随输入电压而变，所以需要采样/保持器。,计算机数据采集原理简介(续)

7、采样/保持器,采样/保持器的功能： 在A/D转换期间，使A/D的输入电压u2保持不变。,计算机数据采集原理简介(续)采样/保持器输入输出波形图,A/D转换命令,计算机数据采集原理简介(续)采样/保持器电路原理,电压跟随器,电压跟随器,采样保持电容,输入,输出,A/D转换命令 高电平期间，K合上，C采样 低电平期间，K打开，C保持,计算机数据采集原理简介(续)采样周期 采样频率,A/D转换命令,T,T：采样周期，相邻两次采样之间的时间间隔 单位 s，ms，s,f=1/T：采样频率，每秒采样的数据个数 单位 Hz,A/D转换器将脉冲下降沿时的模拟电压转换为数字量,计算机数据采集原理简介(续)在计算机屏幕上波形的恢复显示,信号幅度,时间,计算机数据采集原理简介(续)在计算机屏幕上波形的恢复显示,