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1、第八章第八章AD和和DA变换变换章目录章目录第一节 DAC 一、DAC的基本原理 数码寄存器模拟 开关译码 网络求和放大器DuA参考电源UREF图8.1.1 DAC方框图节目录节目录10/15/20222第八章 A/D和D/A变换章目录章目录1.构成 2.工作原理 电阻网络、双向电子模拟开关、求和放大器、数码寄存器、参考电源 通常取 Rf=R，则：二、倒T型R-2R电阻网络DAC 节目录节目录10/15/20223第八章 A/D和D/A变换章目录章目录 满量程满量程(FSR:Full Scale Range)电压值：例1 已知4位倒T型DAC，输入数字量为1101，uREF=-8V，Rf=R，
2、则输出模拟量uO=?解：节目录节目录10/15/20224第八章 A/D和D/A变换章目录章目录三、DAC的主要参数 1.分辨率分辨率 LSB：Least Significant Bit(1)用输出的电压（电流）值表示 输入变化1LSB时，输出端产生的电压变化。MSB：Most Significant Bit 节目录节目录10/15/20225第八章 A/D和D/A变换章目录章目录(2)用百分比表示(3)用位数n表示 2.转换误差转换误差(1)绝对误差：实际值与理想值之间的差值。如LSB/2。(2)相对误差：绝对误差与满量程的比值。主要包括非线性误差、漂移误差（平移误差）、比例系数误差。节目录
3、节目录10/15/20226第八章 A/D和D/A变换章目录章目录第三节 ADC 一、模数转换的一般过程 1.采样和保持 2.量化与编码 量化电平（离散电平）：都是某个最小单位（量化单位）的整数倍的电平。舍尾方法 四舍五入方法 ADC0801的量化方案 节目录节目录10/15/20227第八章 A/D和D/A变换章目录章目录1.组成 二、逐次逼近式ADC 电压比较器、D/A转换器、时序分配器、JKFF、寄存器 2.工作原理 先使JKFF的最高位为1，其余低位为0，比较，下一CP有效沿到，决定1的去留；再使JKFF的次高位为1，其余低位为0，比较，下一CP有效沿到，决定1的去留；节目录节目录10
4、/15/20228第八章 A/D和D/A变换章目录章目录直到最低位比较完为止。此时JKFF中所存的数码就是所求的输出数字量。转换位数为N，则转换时间为(N+1)Tcp。三、ADC的主要参数 1.分辨率分辨率：所能分辨的输入模拟量的最小值。(1)用输入的电压（电流）值表示 节目录节目录10/15/20229第八章 A/D和D/A变换章目录章目录例4 已知一ADC为10位，UREF=5V，则：(2)用百分比表示(3)用位数n表示 节目录节目录10/15/202210第八章 A/D和D/A变换章目录章目录2.转换误差(1)绝对误差：与输出数字量对应的理论模拟值与产生该数字量的实际输入模拟值之间的差值
5、。如1LSB 绝对误差与额定最大输入模拟值（FSR）的比值，通常用百分数表示。(2)相对误差：节目录节目录10/15/202211第八章 A/D和D/A变换章目录章目录思考题1.已知输入模拟量如何确定ADC的量化结果？10/15/202212第八章 A/D和D/A变换章目录章目录作业题8.3 若倒T型8.48.58.18.610/15/202213第八章 A/D和D/A变换章目录章目录传感 器A/D计算 机D/A模拟 控制 被测被控对象图8.0.1典型的数字控制系统框图10/15/202214第八章 A/D和D/A变换章目录章目录图8.1.2 D和uA的关系图11111110110111001
6、011101010010001001000110100010101110110246-6-4-2DuA8-810/15/202215第八章 A/D和D/A变换章目录章目录图8.1.4 倒T型R-2R电阻网络D/A转换电路 10/15/202216第八章 A/D和D/A变换章目录章目录例2 已知uOm=5V，n=10，则例3 倒T型网络DAC的uOm=10V，试问需多少位代码，才能使分辨率R达到2mV。(Rf=R)解 由题意知：10/15/202217第八章 A/D和D/A变换章目录章目录图 8.3.2 基本采样保持电路 Otu1(t)OttOuO(t)tOt10/15/202218第八章 A/
7、D和D/A变换章目录章目录Otu1(t)(a)模拟输入信号10/15/202219第八章 A/D和D/A变换章目录章目录(b)采样信号Ot10/15/202220第八章 A/D和D/A变换章目录章目录t(b)采样输出信号O10/15/202221第八章 A/D和D/A变换章目录章目录图8.3.1 模拟信号的采样保持（c）采样保持信号OtuO(t)10/15/202222第八章 A/D和D/A变换章目录章目录采样保持信号uO量化电平uquOuq10/15/202223第八章 A/D和D/A变换章目录章目录采样保持信号uO量化电平uquOuq10/15/202224第八章 A/D和D/A变换章目录
8、章目录图8.3.3 4位逐次逼近型A/D转换器结构图JKFFDFFCPCP0CP1CP2CP4CP310/15/202225第八章 A/D和D/A变换章目录章目录CPCP0CP1CP2CP4CP3图8.3.4 时序分配器输出波形10/15/202226第八章 A/D和D/A变换章目录章目录DAC转换误差主要包括非线性误差、漂移误差（平移误差）、比例系数误差。非线性误差非线性误差：由模拟电子开关的导通电阻和导通压降以及R、2R 电阻值的偏差造成。漂移误差（平移误差）漂移误差（平移误差）：由运放的零点漂移引起。比例系数误差比例系数误差：由基准电压UREF和运放增益不稳定引起。10/15/202227第八章 A/D和D/A变换章目录章目录ADC0801的量化方案uOuq超量程超量程采用四舍五入方案10/15/202228第八章 A/D和D/A变换