《数模和模数》PPT课件.ppt
第七章 数模和模数,7.1 D/A转换器,7.2 A/D转换器,7.1 D/A 转 换 器,一.权电阻网络D/A转换器,二.T型解码（电阻）网络D/A转换器,三.倒T型电阻网络D/A转换器,四.D/A转换器主要指标,7.1 D/A转换器,一.权电阻网络D/A转换器:,I=I3+I2+I1+I0=,=(d323+d222+d121+d020),n位D/A:,I=(dn-12n-1+dn-22n-2+d121+d020),Uo：输出的模拟电压。Dn：输入的数字信号。Vo正比于Dn，实现D/A转换。当Dn=00时，Vo=0;当Dn=11时，Vo=-（2n-1/2n）VREF 优点：结构简单。缺点：阻值相当大，电阻阻值的误差、模拟（电子）开关的 内阻及温度变化影响D/A转换精度。,四位D/A：,二.T型解码（电阻）网络D/A转换器:,缺点：1.工作速度慢.（动态过程中，T型电阻网络相当于使用 了一根传输线，从 VREF加到各级电阻上开始到运放的 输入电压，稳定地建立起来为止，需要一定的传输时 间。位数多，会影响D/A工作速度）2.各级信号到达运放输入端的时间有先有后，可能产生 尖峰脉冲。,三.倒T型电阻网络D/A转换器:,UO=-iIR=-(1/24Id0+1/23Id1+1/22Id2+1/21Id3)R=-(d3.23+d222+d121+d020),当di=1时，开关Si将对应的电阻接到运放输入端 当di=0时，开关Si将对应的电阻接到地输入端,各支路电流直接流入了运放的输入端，它们之间不存在传输时间差，提高了转换速度，减小了动态过程中可能出现的尖峰脉冲。速度较快，使用广泛。,无论di 为0获1，流过每个支路电阻的电流始终不变。,四.D/A转换器主要指标:1.分辨率：表示D/A转换器理论上可以达到的精度。VLSB:输入数字量只有最低有效位为1时的输出电压。VM:输入数字量所有有效位均为1时的输出电压。,如：10位DAC的分辨率为1/（210-1）=1/1023=0.01,若输入模拟 电压满足量程为10v,则10位DAC能分辨的最小为 10/1023=0.009775V(这里的10位指得是10位二进制数）。,分辨率=VLSB/VM=()/()(2n-1+2n-2+21+20)=,又如:12位BCD码DAC,由于12位BCD 码对应3位十进制数,最大值 为999(0-999),则分辨率为(1/999)*100%=0.1%。,2.绝对精度:对应于满刻度的数字量,DAC的实际输出与理论输出值之差(一般不超过).,如:n=8(00000000-11111111)从0-255共256个数。,对应于满刻度的数字量,理论输出为-VR（)。转换电路的实际值不应超过-VR()。,7.2 A/D 转 换 器,一.采样保持电路,二.量化和编码,三.A/D转换器,四.ADC主要指标,TC:开关闭和,C充电；TH：开关断开，UO保持；TS=TC+TH，采样周期。采样定理：设采样信号US，频率为fs，模拟信号为UI，频率为fo。则Fs2fIMAX 即TS1/2fIMAX=TI/2。,二.量化和编码:1.量化,采样保持后得到的是一系列阶梯高度连续可变的电压 若用数字量表示,需将其化为某个规定的最小数量单位的整数倍量化。,所取的最小数量单位量化单位。划分量化电平的两种方法:(如将0-1V电压转换为三位 二进制码)。,只舍不入:,最大量化误差为 V。,2.编码:对量化后的数值赋值,即用一个代码去表示量化后的值。,1.直接ADC,并联比较型ADC,三.A/D转换器:,比较器的电压基准由电阻分压器提供。量化误差：|max=S/2=1/15VR（有舍有入）,3,VIA,量化信号单位,C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1,A2 A1 A0,0-VR,1,15,VR-VR,VR-VR,5,15,VR-VR,7,15,VR-VR,9,15,9,15,VR-VR,11,15,11,15,VR-VR,31,15,13,15,VR-VR,0,VR,VR,VR,VR,10,15,VR,VR,12,15,VR,0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1,0 0 00 0 1 0 1 0 0 1 11 0 01 0 11 1 01 1 1,14,15,代码转换：A2=Q7+（Q7Q6）+（Q6Q5）+（Q5Q4）A1=Q7+（Q7Q6）+（Q4Q3）+（Q3Q2）A0=Q7+（Q6Q5）+（Q4Q3）+（Q2Q1）特点：（1）转换速度快：只需比较一次即可得到输出。（2）转换精度：量化电平划分得越细，精度越高。受分压电阻相对精度和比较器灵敏度的影响。,计数型ADC（反馈比较型ADC）,若取S=1V,(量化单位),则Uo=0.5V。S=1:采样保持结束,计数器工作。,最终:ADC输出为6V,误差:6V-5.9V=0.1VS/2=0.5V。特点:1.简单,便宜,速度慢。转换时间为(2n-1)TCP,b2b1b0=110。2.计数器位数越多,每个量化单位的电压越少,误差越小。3.ADC的精度取决于DAC的精度和比较器的灵敏度。,转换开始前：FA1、FB1、FC1清零，同时将FA2-FE2置成10000。,三位逐次逼近型ADC转换完成一次转换须5个脉冲周期。,转换速度介于并联比较型和计数型ADC之间。当输出位数多时,此类型所用器件比并联比较型少得多。使用最多。,2.间接A/D转换器:,双积分型ADC,特点：1.工作性能稳定：只要积分时间常数不变，则R、C参数的变化不会 影响积分结果。2.电路中无DAC，结构简单。3.速度低。可用于转换速度要求不高的场合（如数字电压表）。,四.ADC主要指标:1.分辨率:（分解度）ADC输出二进制位数越多，量化误差越小，精度越高。以位数表示分辨率。如：10位ADC输入满量程为5V，可分辨的最小电压是5V/210=4.8828mv,2.转换速度:转换时间越短，速度越高。并联比较型ADC，速度最高，逐次逼近型ADC次之（两者均为ns数量 级），双积分型最慢（为ms数量级）。,3.相对精度:实际转换偏离标准（理想特性）的误差。如：相对精度（误差）1/2LSB，表示实际输出的数字量和理想上应得到 的输出数字量之间的误差不大于最低位1的一半。,4.输入模拟电压范围：单极性（如：0-10V）双极性（如：-5-+5V）,第 七 章 结 束 谢 谢!,请进入第八章的学习大规模集成电路,
