模数与数模转换器学习培训课件.ppt

1、Analog Digital Converter and Digital Analog Converter D/A转换器转换器 A/D转换器。转换器。模数与数模转换器模数与数模转换器A/DA/D 转换器转换器 D/AD/A 转换器转换器 模拟模拟 控制器控制器 工业生产过程控制对象工业生产过程控制对象 模模 拟拟 传感器传感器 ADC和和DAC已成为计算机系统中不可缺少的接口电路。已成为计算机系统中不可缺少的接口电路。将温度、压力、流将温度、压力、流量、应力等物理量量、应力等物理量转换为模拟电量。转换为模拟电量。计算机进行数字处计算机进行数字处理（如计算、滤理（如计算、滤波）、保存等波）、保存

2、等用模拟量作为用模拟量作为控制信号控制信号数字控制数字控制 计算机计算机概述概述将数字量转换为与之成正比模拟量将数字量转换为与之成正比模拟量 。n n位位数字量数字量DAC D/A转换器转换器模拟量模拟量数数 /模转换器模转换器:A=K D O=K NB 数字量是用代码按数位组合而成的，数字量是用代码按数位组合而成的，对于有权码，每位代对于有权码，每位代码都有一定的权值，如能将每一位代码按其权的大小转换成码都有一定的权值，如能将每一位代码按其权的大小转换成相应的模拟量，相应的模拟量，然后，将这些模拟量相加，即可得到与数字然后，将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的模拟量，量成正比的模拟量，

3、从而实现数字量从而实现数字量-模拟量的转换。模拟量的转换。实现实现D/A转换的基本思想转换的基本思想 NDb424b323b222b121b020 124123022021120将二进制数将二进制数ND(11001)B转换为十进制数。转换为十进制数。D/A转换的基本原理转换的基本原理 i Rf=R vO S0 VREF +S1 S2 S3+基基准准电电压压 电电子子开开关关 R R/2 R/4 R/8 求求和和电电路路(LSB)D2 D3(MSBD0 D1 锁锁存存器器 数数字字量量输输入入 电电阻阻网网络络 i0 i1 I2 i2 i3 A 模模拟拟量量输输出出 实现实现D/A转换的原理电路

4、转换的原理电路)iiii(R0123O fvRDVi33REF8 RDVi224REF R RD D2V2V1REF 1iRDVi0REF0 iiiODV)DDDD(V222223000112233 REFREFv 倒倒T形电阻网络形电阻网络D/A转换器转换器 vO Rf+VREF 2R D0 D1 D2 D3 S0 S1 S2 S3 i 2R 2R 2R(LSB)(MSB)8I 16I 4I 2I I 2R +R R R I/16 I/8 I/4 I/2 Di=0,Si则将电阻则将电阻2R接地接地Di=1,Si接运算放大器反相端，电流接运算放大器反相端，电流Ii流入求和电路流入求和电路 电阻

5、网络电阻网络模拟电子开关模拟电子开关求和运算放大器求和运算放大器输输出出模模拟拟电电压压输入输入4位二进制数位二进制数根据运放线性运用时虚地的概念可知，无论模拟开关根据运放线性运用时虚地的概念可知，无论模拟开关Si处于处于何种位置，与何种位置，与Si相连的相连的2R电阻将接电阻将接“地地”或虚地或虚地。1、4位倒位倒T形电阻网络形电阻网络D/A转换器转换器基准电压基准电压 电阻网络电阻网络 模拟电子开关模拟电子开关 求和运算放大器求和运算放大器D/A转换器的倒转换器的倒T形电阻网络形电阻网络基准电源基准电源VREF提供的总电流为：提供的总电流为：I=？流过各开关支路的电流：流过各开关支路的电流

6、：I3=？I2=？I1=？I0=？2R 2R 2R 2R 2R R R R VREF I A B C D A B C D RVIREF I/4I/8I/16RRRRI/2I/4I/8I/16I/2I3I2I1I0流入每个流入每个2R电阻的电流从高位到低位按电阻的电流从高位到低位按2的整数倍递减。的整数倍递减。I3=VREF/2RI2=VREF/4RI1=VREF/8R I0=VREF/16 R流入运放的总电流：流入运放的总电流：i I0+I1+I2+I3)2D2D2D2D(RV13223140 REF输出模拟电压：输出模拟电压：10i)2D(RR2VniifnREFO 30i4)2D(2VRR

7、RiiiREFffO (LSB)D2 D3(MSB)i Rf O D0 D1 S0 S1 S2 S3 2R 2R 2R 2R 2R 8I 16I 4I 2I R R R I+VREF +8I 16I 4I 2I 4 4位倒位倒T T形电阻形电阻网络网络DAC的输出模拟电压：的输出模拟电压：Ofi R 3ifREFi40(2)2iRVDR n 位倒位倒T T形电阻网络形电阻网络DAC有：有：n 1iREFfOin0(2)2iVRDR REFfn,2VRKR令：令：n 1iBi0(2)iND则则 O=K NB 在电路中输入的每一个在电路中输入的每一个二进制数二进制数NB，均能得到与之成正比的，均能

8、得到与之成正比的模拟电压输出。模拟电压输出。9.1.2 倒倒T形电阻网络形电阻网络D/A转换器（转换器（4）AD7533D/A转换器转换器 D2 D7 O D0 D1 2R 2R 2R 2R R R D8 D9 R R R 2R 2R 2R +R IOUT1 IOUT2 VREF AD7520 RF 10K 10K 20K 使用使用:1):1)要外接运放，要外接运放，2)2)运放的反馈电阻可使用内部电阻运放的反馈电阻可使用内部电阻，也可采用外接电阻也可采用外接电阻2 2、集成集成D/A转换器转换器10位位CMOS电流开关型电流开关型D/A转换器转换器 9iREFfOi100(2)2iVRDR

9、分辨率：其定义为分辨率：其定义为D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。级数。n位位DAC最多有最多有2n个模拟输出电压。位数越多个模拟输出电压。位数越多D/A转换转换器的分辨率越高。器的分辨率越高。分辨率也可以用能分辨的最小输出电压与最大输出电压之比分辨率也可以用能分辨的最小输出电压与最大输出电压之比给出。给出。n位位D/A转换器的分辨率可表示为转换器的分辨率可表示为121n分辨率分辨率脉冲波产生电路脉冲波产生电路 vO Q0 Q1 Q2 Q3 CP D0 D1 D2 D3 10V&CR CEP CET PE 1 74LS163 +A Rf IOUT1 IOUT2 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 VREF AD7520 19.5 39.1 58.5 78 97.5 117 136.5 156 175.5 vO/mV D 140 100 60 20 0000 t CP 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 0000 74163具同步清零功能具同步清零功能74163和与非门构成十进制计数器：和与非门构成十进制计数器：00001001