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1、模拟量（温度）A/D转换器微处理器显示打印报警A/D转换器微处理器D/A转换器加热器模拟量（温度）测量控制11.1 概述设定温度第1页/共46页 权电阻网络D/A转换器倒T形电阻网络D/A转换器权电流型D/A转换器开关树型D/A转换器权电容网络D/A转换器具有双极性输出的D/A转换器11.2 D/A转换器D/A转换器的分类 第2页/共46页D/A转换器功能:将数字量成正比地转换成模拟量。N位数字量模拟量D/A转换器一个n位二进制数可以表示为：Dn=dn-1dn-2.d0dn-1：最高位（MSB），其权为2n-1d0：最低位（LSB），其权为20第3页/共46页权电阻网络D/A转换器第4页/共4
2、6页倒T型电阻网络D/A转换器第5页/共46页CB7520（AD7520）的电路原理图第6页/共46页权电流型D/A转换器第7页/共46页利用倒T型电阻网络的权电流型D/A 转换器第8页/共46页DAC0808DAC0808的典型应用的典型应用VREF已知VREF=10V，RR=5k，RF=5k试写出输出电压的表达式第9页/共46页开关树型D/A转换器对负载要求？对开关要求？第10页/共46页权电容网络D/A转换器第11页/共46页转换开始前令SD，S0S3接地，电容放电断开SD假设d3 3d2d1d0=1000第12页/共46页1.输出电压精度只与各电容器电容量的比例有关，而与电容量的绝对值
3、无关。2.输出电压的稳态值不受开关电阻及参考电压源内阻的影响，降低了对开关电路及参考电压源的要求。3.稳态下权电容网络不消耗功率。权电容网络D/A转换器第13页/共46页具有双极性输出的DA转换器 目的：能够把以补码形式输入的正、负数分别转换成正、负极性的模拟电压补码输入补码输入对应的对应的十进制数十进制数要求的要求的输出电压输出电压d2 d1 d00 1 1+3+3V0 1 0+2+2V0 0 1+1+1V0 0 000V1 1 1-1-1V1 1 0-2-2V1 0 1-3-3V1 0 0-4-4V原码输入原码输入无偏移时无偏移时的输出的输出偏移偏移4V后的输出后的输出d2 d1 d01
4、1 1+7V+3V1 1 0+6V+2V1 0 1+5V+1V1 0 0+4V0V0 1 1+3V-1V0 1 0+2V-2V0 0 1+1V-3V0 0 00V-4V第14页/共46页具有双极性输出电压的D/A转换器第15页/共46页 DADA转换器的转换精度和转换速度转换器的转换精度和转换速度能够分辨出来的最小输出电压和最大输出电压之比。也可以用输入二进制数码的位数表示。转换精度：通常由分辨率和转换误差来描述。分辨率：表示DA转换器在理论上能达到的精度。分辨率的表示方法：第16页/共46页转换误差：描述DA转换器实际能达到的精度转换误差产生的原因：参考电压的波动。运算放大器的零点漂移。模拟
5、开关的导通电阻和导通压降，电阻网络中电阻阻值的偏差以及三极管的特性的不一致等。第17页/共46页比例系数误差：比例系数误差：由参考电压误差产生由参考电压误差产生第18页/共46页漂移误差漂移误差：由运放零点漂移产生由运放零点漂移产生第19页/共46页非线性误差：模拟开关的导通电阻和压降不同造成第20页/共46页DADA转换器的转换速度转换器的转换速度建立时间：从输入的数字量开始突变开始，直到输出电压进入与稳态相差0.5LSB范围以内的这段时间。第21页/共46页如何进行A/D转换？时间上幅度上离散的数字量时间上幅度上连续的模拟量11.3 A/D转换器 vsvitt第22页/共46页A/D转换一
6、般包括采样、保持、量化、编码四个步骤。A/D转换的一般步骤 采样保持：完成对模拟信号时间上的离散化。量化：将采保电路得到的模拟信号转换为相应的数字信号。编码：将数字信号按照一定的编码形式输出。第23页/共46页一.采样：采样定理 为了能正确无误地用取样信号表示模拟信号，取样信号必须有足够高的频率。可以证明，为了保证能从取样信号将原来的被取样信号恢复，必须满足为输入模拟信号的最高频率分量的频率其中vivs第24页/共46页采样保持电路:基本形式信号保持精度取样速度输入阻抗第25页/共46页改进的采样保持电路LF198 第26页/共46页 D1和D2两个二极管起到什么作用？第27页/共46页二.量
7、化和编码数字信号不仅仅在时间上是离散的，而且在幅度上也是离散的，任何一个数字量的大小只能是某个最小数量单位的整数倍。将一个取样信号转换为一个最小数量单位的整数倍这样的过程，称为量化。这个最小数量单位叫量化单位，用表示，数字信号的最低有效位（LSB）的1所代表的数量大小就为。连续的模拟信号和离散的数字信号之间的误差称为量化误差。第28页/共46页划分量化电平的两种方法要求：将01V的模拟电压信号转换成3位二进制代码=1/8V=2/15V第29页/共46页 A/D转换器的分类 第30页/共46页电压比较器寄存器代码转换器9.3.3 直接A/D转换器并行比较型例：若Vi处于(3/155/15)VRE
8、F之间110000011101000010第31页/共46页逻辑状态关系表寄存器状态(01/15)VREFQ7d2d0d1编码器输出输入电压Vi0 0 0 0 0 0 00000 0 0 0 0 0 11 11000001 1 1 1 1 1 11111111 1 1 1 1 1111 1 1 1111 1 111 10000000000000000000111(1/153/15)VREF(3/155/15)VREF(7/159/15)VREF(9/1511/15)VREF(11/1513/15)VREF(13/151)VREFQ6Q5Q4Q3Q2Q1(5/157/15)VREF第32页/共4
9、6页直接A/D转换器反馈比较型（计数器型）第33页/共46页 其工作原理可用天平秤重作比喻。若有四个砝码共重15克，每个重量分别为8、4、2、1克。设待秤重量Wx=13克，可以用下表步骤来秤量：砝码重第一次第二次第三次第四次加4克加2克加1克8 克 砝码总重 待测重量Wx，故保留砝码总重仍 待测重量Wx，故撤除砝码总重 待测重量Wx，故保留暂时结果8 克12 克12 克13 克 结 论直接A/D转换器反馈比较型（逐次逼近型）第34页/共46页第35页/共46页 9.3.4 间接A/D转换器双积分型第36页/共46页第37页/共46页 采样阶段定时积分阶段：比较转换阶段定电压积分阶段：第38页/
10、共46页A/D转换器的技术指标 1.转换精度：采用分辨率和转换误差两个指标描述转换精度。分辨率：说明AD转换器对输入信号的分辨能力，通常以输出二进制的位数来表示。N位的AD转换器能够区分的输入电压的最小差异为1/2n(FSR)。例：一个10位的AD转换器，满量程电压为5V，那么它的分辨率为多少？分辨率第39页/共46页2.转换速度：取决于完成一次从模拟量到数字量之间转换所需要的时间，在组成高速AD转换器时还应将采样保持电路的获取时间计入转换时间内。转换误差：表示实际输出的数字量和理论上应有的数字量之间的差别，一般以最低有效位的倍数表示。第40页/共46页例：电路如图所示。Ux是输入被测信号，U
11、O是D/A转换器的输出，参考电压UREF=5V。Uc是比较器的输出，X是控制信号，DA转换器的电路开始工作时，应先对计数器清零。分析电路功能。第41页/共46页例：电路如图所示，当输入信号某位Di为0时对应的开关Si接地；Di=1时，Si接基准电压UREF。试问：UREF=10V，输入信号D4D3D2D1D0=10011，则输出模拟电压Uo=？第42页/共46页第43页/共46页例：逐次逼近型A/D转换器中的10位D/A转换器的Uomax=12.276V,CP的频率fCP=500kHz。1若输入Ui=4.32V，则转换后输出状态D=Q9Q8Q0是什么?2完成这次转换所需的时间T为多少?第44页/共46页Uomax=K(210-1)K=Uomax/(210-1)U i=K（D929+D828+D020）U i/K=Ui.(210-1)/Uomax=(360)10=(0101101000)21.2.T=(n+2)TCP=(10+2)TCP=24s第45页/共46页感谢您的观看！第46页/共46页