模擬量與數(shù)字量轉換

1、第 8 章模擬量與數(shù)字量轉換1 將數(shù)字量轉換為模擬量的裝置稱為數(shù)/模變換器( 簡稱D/A轉換器 、DAC); 將模擬量轉換為數(shù)字量的裝置稱為模/數(shù)變換器( 簡稱A/D轉換器 、ADC)。 它們是重要的接口器件。2一、 DAC的結構、工作原理+-AuoS2S3S1S0RR/2R/4R/8R3R2R1R0RFD3D2D1D00011 UR5 kR = 80 k1、權電阻D/A變換器第1節(jié) D/A轉換器3+-AuoS2S3S1S0RR/2R/4R/8R3R2R1R0RFD3D2D1D00011 UR5 kR = 80 kUo = - URRFR（）D3D0D1D223202122根據(jù)反相比例運算公式

2、可得：輸出模擬電壓的大小直接與輸入 二進制數(shù)的大小成正比，實現(xiàn)了數(shù)字量 到模擬量的轉換 。I0I1I42、R-2R T形電阻網(wǎng)絡DAC+-AuoS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0RFD3D2D1D00011 UR2RRRRI3I2I1I0IABCD+-AuoS2S32R2RR3R2RF00 URRI3I2CD2R5UD = URUc = UR / 2UB = UR /4UA = UR /8即：每個 2R支路中的電流也逐位減半。+-AuoS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0RFD3D2D1D00011 UR2RRRRI3I2I1I0IABCD6I = I3 + I2 +

3、 I1 + I0UR2R=D3UR16RD0UR8RD1UR4RD2+=UR16R( 8D3 + 4D2 + 2D1 + 1D0 )=UR RF16R( 8D3 + 4D2 + 2D1 + 1D0 )uo -+-AuoS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0RFD3D2D1D00011 UR2RRRRI3I2I1I0IABCD7DAC 0832 管腳分布圖CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCURRfbDGNDLCEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120二、 集成DAC8DAC 0832 簡化電路框圖八位寄存器

4、(1)輸入八位寄存器(2)輸入八位變換器URRfbIout1Iout2AGNDVCCuoDGND&ILECSWR1WR2XFERA/DD7D0.119（1）分辨率指分辨最小電壓的能力。常用最小輸出電壓和最大輸出電壓之比。即1/（2n-1），有時也用輸入數(shù)字量的有效位數(shù)來表示分辨率。 （2）轉換精度指最大靜態(tài)轉換誤差，一般是小于最低有效位為1時的輸出電壓的1/2。常用用相對值表示（1/2）/ （2n-1） 1 / 2n+1 。（3）輸出電壓( 電流 )的建立時間輸入數(shù)字量為全0到全1，輸出電壓達到穩(wěn)定值所需要的時間。超高速（ ui 7Us / 87Us / 8 ui 6Us / 86Us / 8

5、 ui 5Us / 85Us / 8 ui 4Us / 84Us / 8 ui 3Us / 83Us / 8 ui 2Us / 82Us / 8 ui 1Us / 81Us / 8 ui 0ABCDEFGD2D0D1編碼器輸出輸入電壓ui11111111111111110000111110000000000000000000000000000000001111111111111111111000邏輯狀態(tài)關系表152、逐次逼近式ADC 工作原理可用天平秤重過程作比喻來說明。若有四個砝碼共重15克，每個重量分別為8、4、2、1克。設待秤重量Wx = 13.4克，可以用下表步驟來秤量：砝碼重第一次第

6、二次第三次第四次加4克加2克加1克8 克砝碼總重 待測重量Wx ，故保留砝碼總重仍 待測重量Wx ，故撤除砝碼總重 待測重量Wx ，故保留暫時結果8 克12 克12 克13 克 結 論16數(shù)模轉換器逐次逼近比較器控制電路順序脈沖發(fā)生器數(shù)字量輸出時鐘脈沖電壓比較 器Muoui原理框圖17QARASAQBRBSBQCRCSC&3位數(shù)模轉換器 &Q1Q2Q3Q4Q5B2(22)B1(21)B0(20)CPuiuo順 序 脈 沖 發(fā) 生 器0000000000000000CP10000010000100001CP0100010000100000CP120100000100010001CP1011000

7、0100010000CP1230110000001001001CP1241111000010000101CP1230110000000000100CP123450110000000000011110CP12340000000000000000CP1234551111000001001000CP12318 （1）分辨率：以輸出二進制代碼的位數(shù)表示分辨率。位數(shù)越多，量化誤差越小，轉換精度越高。 （3）轉換時間：完成一次轉換所需要的時間，即從它接到轉換命令起直到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字量輸出所需要的時間。 （2）轉換精度：最大誤差一般不大于最低有效位所對應的輸入模擬電壓。 相對精度 1/（2n-1）。三、 ADC的主要性能指標19四、 集成ADC集成ADC：逐次比較型、雙積分型等； 8位、12位、20位等集成ADC0809： 8位、前置8選1模擬開關、 后置三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器，另有相應的控制端，便于程序控制，易于直接微機。20思考題1、DAC和ADC有什么用途?2、 R-2R