[工学]数字逻辑7：数模与模数转换电路课件.ppt

1、第七章第七章数数/模与模模与模/数转换电路数转换电路 数字逻辑 第七章数模与模数转换电路1/29数数/模转换与模模转换与模/数转换数转换 l将模拟量转换成数字量的过程称之为模将模拟量转换成数字量的过程称之为模/数转换，简数转换，简称称A/D转换。完成转换。完成A/D转换的电路叫做模数转换器，转换的电路叫做模数转换器，简称简称ADC(Analog to Digital Converter)。l把数字两转换成模拟量的过程叫做数把数字两转换成模拟量的过程叫做数/模转换，简称模转换，简称D/A转换。完成转换。完成D/A转换的电路叫做数模转换器，转换的电路叫做数模转换器，简称简称DAC(Digital

2、to Analog Converter)。数字逻辑 第七章数模与模数转换电路2/29数数/模转换电路模转换电路 l实现数实现数/模转换的基本方法是用电阻网络将数字量模转换的基本方法是用电阻网络将数字量按着每位数码的权转换成相应的模拟量，然后用求按着每位数码的权转换成相应的模拟量，然后用求和电路将这些模拟量相加，从而实现数模转换的和电路将这些模拟量相加，从而实现数模转换的目的。求和电路通常用求和运算放大器实现。目的。求和电路通常用求和运算放大器实现。l典型数典型数/模转换电路有权电阻网络模转换电路有权电阻网络D/A和和2T形电阻网形电阻网络络D/A。数字逻辑 第七章数模与模数转换电路3/29权电

3、阻网络权电阻网络D/A原理图原理图数字逻辑 第七章数模与模数转换电路4/292T形电阻网络形电阻网络D/A原理图原理图数字逻辑 第七章数模与模数转换电路5/29应用实例应用实例 数字逻辑 第七章数模与模数转换电路6/29DAC的主要技术指标的主要技术指标l分辨率分辨率 分辨率分辨率 =1/(2n-1)=1/(2n-1)l转换误差转换误差l建立时间建立时间数字逻辑 第七章数模与模数转换电路7/29可编程增益控制放大器可编程增益控制放大器数字逻辑 第七章数模与模数转换电路8/29频率数字控制频率数字控制数字逻辑 第七章数模与模数转换电路9/29模模/数转换电路数转换电路 l模模/数数(A/D)(A

4、/D)转换是把模拟电压或电流转换成与之成转换是把模拟电压或电流转换成与之成正比的数字量。一般正比的数字量。一般A/DA/D转换需经采样、保持、量转换需经采样、保持、量化、编码四个步骤。化、编码四个步骤。数字逻辑 第七章数模与模数转换电路10/29采样定理采样定理l采样定理采样定理:采样定理的内容是：只有当采样频率大于模拟信号最高频率采样定理的内容是：只有当采样频率大于模拟信号最高频率分量的分量的2 2倍时，所采集的信号样值才能不失真地反映原来模倍时，所采集的信号样值才能不失真地反映原来模拟信号的变化规律。拟信号的变化规律。数字逻辑 第七章数模与模数转换电路11/29采样保持电路采样保持电路数字

5、逻辑 第七章数模与模数转换电路12/29量化量化l采样采样-保持得到的信号在时间上是离散的，但其幅保持得到的信号在时间上是离散的，但其幅值仍是连续的。在数字量表示中，只能以最低有效值仍是连续的。在数字量表示中，只能以最低有效位数来区分，因此是不连续的。所以，就要对采位数来区分，因此是不连续的。所以，就要对采样样保持得到的信号用近似的方法进行取值。近似保持得到的信号用近似的方法进行取值。近似的过程就叫做量化。的过程就叫做量化。l量化的两种方法：一种是只舍不入法；另一种是有量化的两种方法：一种是只舍不入法；另一种是有舍有入，也称四舍五入法。舍有入，也称四舍五入法。数字逻辑 第七章数模与模数转换电路

6、13/29编码编码l量化过程只是把模拟信号按量化单位作了取整处理，量化过程只是把模拟信号按量化单位作了取整处理，只有用代码表示量化后的值才能得到数字量，这一只有用代码表示量化后的值才能得到数字量，这一过程称之为编码。常用的编码是二进制编码。过程称之为编码。常用的编码是二进制编码。数字逻辑 第七章数模与模数转换电路14/29逐次比较型逐次比较型A/Dl几种典型的几种典型的逐次比较型逐次比较型A/D有有:u并行比较并行比较ADCADC u反馈比较式反馈比较式ADCADC 计数型计数型A/DA/D转换器转换器逐次逼近逐次逼近ADCADC数字逻辑 第七章数模与模数转换电路15/29并行比较并行比较AD

7、C原理图原理图数字逻辑 第七章数模与模数转换电路16/29计数型计数型A/D转换器方框图转换器方框图数字逻辑 第七章数模与模数转换电路17/29逐次逼近逐次逼近ADC方框图方框图 数字逻辑 第七章数模与模数转换电路18/29双积分型双积分型A/D 数字逻辑 第七章数模与模数转换电路19/29ADC的主要技术指标的主要技术指标 l转换时间。完成一次转换时间。完成一次A/D转换所需要的时间。也可转换所需要的时间。也可定义为每秒转换的次数，即转换速度。定义为每秒转换的次数，即转换速度。l分解度。分解度亦称分辨率。分解度是指输出数字分解度。分解度亦称分辨率。分解度是指输出数字量最低有效位为量最低有效位

8、为l所需的模拟输入电压。所需的模拟输入电压。l量化误差，指量化产生的误差。量化误差，指量化产生的误差。l精度。指产生精度。指产生个给定的数字量输出所需模拟电压个给定的数字量输出所需模拟电压的理想值与实际值之间总的误差，其中包括量化误的理想值与实际值之间总的误差，其中包括量化误差，零点误差及非线性等产生的误差。差，零点误差及非线性等产生的误差。l输入模拟电压范围。指输入模拟电压范围。指ADC允许输入电压范围。超允许输入电压范围。超过这个范围，过这个范围，A/D转换器持不能正常工作。转换器持不能正常工作。数字逻辑 第七章数模与模数转换电路20/29ADC0801数字逻辑 第七章数模与模数转换电路2

9、1/29数据采集系统结构框图数据采集系统结构框图数字逻辑 第七章数模与模数转换电路22/29知识点知识点l将模拟量转换成数字量的过程称之为模将模拟量转换成数字量的过程称之为模/数转换数转换,简简称称A/D转换转换.完成完成A/D转换的电路叫做模数转换器转换的电路叫做模数转换器,简简称称ADC(Analog to Digital Converter)。l把数字两转换成模拟量的过程叫做数把数字两转换成模拟量的过程叫做数/模转换模转换,简称简称D/A转换转换.完成完成D/A转换的电路叫做数模转换器转换的电路叫做数模转换器,简称简称DAC(Digital to Analog Converter)。数字

10、逻辑 第七章数模与模数转换电路23/29知识点知识点l典型数典型数/模转换电路有权电阻网络模转换电路有权电阻网络D/A和和2T形形电阻网络电阻网络D/A.lDAC的主要技术指标有的主要技术指标有:u分辨率分辨率u转换误差转换误差u建立时间建立时间数字逻辑 第七章数模与模数转换电路24/29知识点知识点l典型模典型模/数转换电路有逐次比较型数转换电路有逐次比较型A/D和双极性和双极性A/D.l转换精度和转换速度是衡量转换精度和转换速度是衡量A/D和和D/A转换器的主转换器的主要指标要指标,也是挑选也是挑选A/D和和D/A转换器的主要依据转换器的主要依据.lADC的主要技术指标有的主要技术指标有:

11、u转换时间转换时间u分解度分解度u量化误差量化误差 u精度精度u输入模拟电压范围输入模拟电压范围数字逻辑 第七章数模与模数转换电路25/29精选习题精选习题l什么是模什么是模/数转换器？什么是数数转换器？什么是数/模转换器？各有何模转换器？各有何用途？用途？答：把模拟信号转换成数字信号的电路被称为模答：把模拟信号转换成数字信号的电路被称为模/数数转换器，而把数字信号转换成模拟信号的电路被称转换器，而把数字信号转换成模拟信号的电路被称为数为数/模转换器。为了能够使数字电路处理模拟信号，模转换器。为了能够使数字电路处理模拟信号，必须先使用模必须先使用模/数转换器把模拟信号转换成相应的数数转换器把模拟信号转换成相应的数字信号才能送到数字系统进行处理。同时，往往还字信号才能送到数字系统进行处理。同时，往往还要求把处理后得到的数字信号通过数要求把处理后得到的数字信号通过数/模转换器转换模转换器转换成相应的模拟信号，作为最后的输出，控制和调节成相应的模拟信号，作为最后的输出，控制和调节生产对象。生产对象。数字逻辑 第七章数模与模数转换电路26/29精选习题精选习题数字逻辑 第七章数模与模数转换电路27/29精选习题精选习题数字逻辑 第七章数模与模数转换电路28/29精选习题精选习题数字逻辑 第七章数模与模数转换电路29/29精选习题精选习题