【优】数模和模数转换器.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,数模和模数转换器,优选数模和模数转换器,将输入的每一位二进制代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，所得的总模拟量就与数字量成正比，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。,基本原理,转换特性,D/A转换器的转换特性，是指其输出模拟量和输入数字量之间的转换关系。图示是输入为3位二进制数时的D/A转换器的转换特性。理想的D/A转换器的转换特性，应是输出模拟量与输入数字量成正比。如果输入为,n,位二进制数,d,n,-1,d,n,-2,d,1,d,0,，则输出模拟电压为：,不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还是接到地，也就是不论输入数字信号是1还是0，各支路的电流不变的。,设R,F,=R/2,分别从虚线A、B、C、D处向右看的二端网络等效电阻都是,R,。,不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还是接到地，也就是不论输入数字信号是1还是0，各支路的电流不变。,误差分析,1、因参考电压的偏离引起的误差,2、实际运放的偏离引起的误差,3、模拟开关的导通压降引起的误差,4、电阻阻值的偏差引起的误差,一种简化的CMOS开关型D/A转换器,CMOS开关电路的组成及工作原理,国产单片集成采样保持器5G582的结构示意图和引脚图,逻辑控制输入为差动方式：-6+0.,5G582 应用举例,3、模拟开关的导通压降引起的误差,通常要求小于最小电压变化量的一半。,2、输入全为1时，调R1使输出为预定满量程输出；,由于转换所需时间不随输入的改变，可采用定时查询的方式读取转换结果。,（1）分辨率,分辨率用输入二进制数的有效位数表示。在分辨率为,n,位的D/A转换器中，输出电压能区分2,n,个不同的输入二进制代码状态，能给出2,n,个不同等级的输出模拟电压。,分辨率也可以用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压的比值来表示。10位D/A转换器的分辨率为：,（2）转换精度,D/A转换器的转换精度是指输出模拟电压的实际值与理想值之差，即最大静态转换误差。,（3）输出建立时间,从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值时所需要的时间，称为输出建立时间。,D/A转换器的主要参数含义,1、分辨率：所能产生的最小电压变化量与满刻度输出电压之比。位数越高，分辨能力就越强，分辨率的值越低（小）。,2、转换精度（绝对精度）：实际输出的模拟电压与理论输出模拟电压间的最大误差。与元件参数的精度、工作温度、运放的温度漂移及转换位数有关。通常要求小于最小电压变化量的一半。,3、转换时间：衡量转换速度。,4*、线性度：又称为非线性误差，是偏离理想的输入-输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分率。,集成D/A转换器5G7520及其应用电路举例,1、输入全为0时，调运放调零电位器使输出为0；2、输入全为1时，调R,1,使输出为预定满量程输出；3、R,2,用以调节输出电压值（满量程下降）。,由5G7520构成数控电流源,8.3 A/D转换器,用于将模拟信号转换成相应的数字量，是模拟系统到数字系统的接口电路。,转换需要时间，故要求转换期间输入的模拟量保持不变；须进行模拟信号的离散处理，即采样和保持。,把保持的模拟量转换成数字量的过程称为量化过程；把量化的结果进行编码得到输出的数字信号。,分两步完成。,采样频率越高，输出脉冲的包络线就越接近输入的模拟信号。,采样定理：采样频率高于输入信号最高频率的2倍以上。,采样-保持器,V,L,高电平时T导通，保持电容C,H,两端的电位差即为输出电压，处于采样期；V,L,为低电平时T截止，C,H,无放电回路，输出保持在采样结束前的输入值。,国产单片集成采样保持器5G582的结构示意图和引脚图,逻辑控制输入为差动方式：-6+0.8V时为采样状态，+2(+Vcc-3V)时为保持状态。,两个模拟量输入端,逐次渐近型A/D的特点,4*、线性度：又称为非线性误差，是偏离理想的输入-输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分率。,D/A转换器的主要参数含义,图示是输入为3位二进制数时的D/A转换器的转换特性。,3、R2用以调节输出电压值（满量程下降）。,5G582 应用举例,国产单片集成采样保持器5G582的结构示意图和引脚图,分辨率也可以用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压的比值来表示。,4、电阻阻值的偏差引起的误差,VL为低电平时T截止，CH无放电回路，输出保持在采样结束前的输入值。,n位逐次渐近型A/D完成一次转换需进行n次比较，经n+2个时钟脉冲，即转换一次所需时间固定，为(n+2)Tcp，属于中速A/D。,在分辨率为n位的D/A转换器中，输出电压能区分2n个不同的输入二进制代码状态，能给出2n个不同等级的输出模拟电压。,是8位A/D，有20个管脚，三态锁存输出，数据可采用总线结构，转换时间约为100s。,把保持的模拟量转换成数字量的过程称为量化过程；,转换需要时间，故要求转换期间输入的模拟量保持不变；,5G582 应用举例,与元件参数的精度、工作温度、运放的温度漂移及转换位数有关。,5G582 应用举例,将输入和输出运放构成一个电压跟随器,输入高电平（3.5V）时为保持状态；输入低电平（0V）时为采样状态。,用以对输入运放的失调进行调节。,工作原理,特点：是所有A/D中速度最快的一种，但电路复杂、成本高、价格贵，一般分辨率较低。,分辨率的提高,3位逐次渐近型A/D,转换开始前使Q5为1，其余为0。,第一个CP作用后Q1为1，其余为0。然后逐位比较。,最低位为1，其余均为0时对应的模拟量的一半，目的是减小量化误差。,逐次渐近型A/D的特点,n位逐次渐近型A/D完成一次转换需进行n次比较，经n+2个时钟脉冲，即转换一次所需时间固定，为(n+2)Tcp，属于中速A/D。,由于转换所需时间不随输入的改变，可采用定时查询的方式读取转换结果。,电路简单，成本较低。,属于逐次渐近型转换方式的集成A/D有：ADC0801、ADC0809、AD571、AD5770等。,是8位A/D，有20个管脚，三态锁存输出，数据可采用总线结构，转换时间约为100,s。,输入为正时，负输入端接地，否则反之。,片选,读出，为1时三态门处于高阻态，为0时接通外部总线。,写入，为0时进入启动状态，变为1时转换开始，转换结束又变为0。,