第九章數(shù)模與模數(shù)轉(zhuǎn)換器一般電子(控制)系統(tǒng)得組成00111、倒T型電阻網(wǎng)絡D/A轉(zhuǎn)換器

(1)結(jié)構(gòu)原理R-2R電阻網(wǎng)電子開關(guān)數(shù)字輸入權(quán)電流9、1D/A轉(zhuǎn)換器

(3)運算放大器得輸出電壓(2)輸出電流運放得輸出電壓

若Rf=R,則有

(4)推廣到一般,輸出電流模擬輸出電壓Uo只與數(shù)字量有關(guān)—D/A轉(zhuǎn)換。(5)轉(zhuǎn)換精度問題由運放得輸出電壓一般表達式

1)R-2R網(wǎng)絡精度問題2)電子開關(guān)導通時得內(nèi)阻問題制造時采用激光校準技術(shù)解決;i、采用權(quán)電流型電路解決;ii、采用把內(nèi)阻歸入2R電阻中解決;3)參考電壓VREF得精度,電阻Rf得精度用戶自己解決。2、權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器

(1)結(jié)構(gòu)原理權(quán)電流源一般表達式:

(2)運放輸出電壓MSB數(shù)字量

LSB模擬量11111111┇

┇100000011000000001111111┇┇00000001000000003、D/A轉(zhuǎn)換器得輸出方式

(1)單極性輸出(8位)輸出極性取決與參考電壓

極性。?–+IΣRfD0D1Dn-1?±VREFVoD/A–+(2)反向輸出輸出Vo得極性與參考電壓VREF極性正好相反！十進制數(shù)2的補碼模擬D7D6D5D4D3D2D1D0

1270111111112712601111110126???10000000110000000000-111111111-1???-12710000001-127-12810000000-128(3)雙極性輸出1)2得補碼正數(shù):補碼＝原碼負數(shù):補碼＝反碼＋1符號位十進制數(shù)偏移二進制碼模擬量D7D6D5D4D3D2D1D01271111111112712611111110126???11000000110100000000-101111111-1???-12700000001-127-12800000000-1282)偏移二進制碼偏移二進制碼D’雙極性輸出電路實現(xiàn):大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點4D/A變換器得主要技術(shù)指標

一般用輸入數(shù)字量得有效位數(shù)來表示分辨率。一、分辨率

二、線性度

通常用非線性誤差得大小表示D/A變換器得線性度。把偏離理想得輸入－輸出特性得偏差與滿刻度輸出之比得百分數(shù)定義為非線性誤差。

三、輸出電壓(電流)得建立時間D/A轉(zhuǎn)換得速度,例如:1次/1us5、8位D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832及其應用D/A變換器集成電路有多種型號。下面僅以DAC0832為例來介紹集成電路D/A變換器。

她就是八位得D/A變換器,即在對其輸入八位數(shù)字量后,通過外接得運算放大器,可以獲得相應得模擬電壓值。DAC0832簡化電路框圖八位寄存器(1)輸入八位寄存器(2)輸入八位變換器－＋＋URRfbIout1Iout2AGNDVCCuoDGND&ILECSWR1WR2XFERA/DD7D0......11DAC0832管腳圖CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCURRfbDGNDILEXFERIout2Iout11234567891019181716151413121120CS：片選端WR1、WR2：寫入端D7--D0：數(shù)據(jù)輸入端XFER：轉(zhuǎn)移控制端ILE：鎖存使能端Iout2Iout1：電流輸出端UR：參考電壓端Rfb：內(nèi)部反饋電阻輸出端功能數(shù)據(jù)D7-D0輸入到寄存器1數(shù)據(jù)由寄存器1轉(zhuǎn)送寄存器2從輸出端取模擬量控制條件CSILEWR1WR2XFER說明01WR1=0時存入數(shù)據(jù)WR1=1時鎖定WR2=0時存入數(shù)據(jù)WR2=1時鎖定0無控制信號，隨時可取DAC0832功能表例1、DAC得連接工作例2集成DAC應用可編程電源1ADC得組成9、2A/D轉(zhuǎn)換器

(1)采樣保持

◆采樣:就就是將一個連續(xù)變化得模擬量在時間軸上離散化。

◆保持:采樣結(jié)果存儲起來,直到下次采樣。采樣器和保持電路一起總稱為采樣保持電路。＋－∞△CuITCPsA(2)采樣保持示意圖(3)采樣保持電路圖CPs的頻率（采樣頻率）fs必須滿足：fs≥2fimax

這樣才能將采樣保持后的不失真地恢復成輸入電壓。采樣：CPS=1，T導通，電容C充電，運放輸出跟蹤輸入電壓uI(t)。保持：CPS=0，T截止，電容C無路放電，運放輸出。(4)量化編碼量化:將介于兩個離散電平之間得采樣值,歸并到這兩個離散電平之一上。編碼:將量化后得有限個整量值用n位一組數(shù)字代碼來描述以形成數(shù)字量。(5)量化方式和量化誤差

只舍不入法量化誤差為:S(量化單位)、0000000111011002)四舍五入法量化誤差為:S/2000001100110100

◆A/D轉(zhuǎn)換器分為:并行比較型、逐次逼近型和雙積分型三種。9、3幾種典型得A/D轉(zhuǎn)換器1、并行ADC工作原理量化:電阻串分壓構(gòu)成;比較:輸入模擬電壓uI通過器與量化單位比較;存儲:比較結(jié)果由D觸發(fā)器存儲;數(shù)字量:

D觸發(fā)器輸出通過編碼器形成數(shù)字量。三位并行ADC轉(zhuǎn)換真值表

對于n位輸出二進制碼,并行ADC就需要2n-1個比較器。并行ADC適用于速度要求很高,而輸出位數(shù)較少得場合。2、逐次逼近型ADC

逐次逼近:采用對分搜索策略,每次以剩余段得中間數(shù)與輸入值比較。當該數(shù)小于輸入時,留下;反之棄之。而后再取去剩余段得中間數(shù)進行比較直至末位,以逼近值代替輸入值。(1)START和CP到達，時序分配器置數(shù)01111，使Q3Q2Q1Q0=1000，D/A輸出

逐次逼近式ADC原理011111000若(2)第2個CP到分配器輸出10111,使Q3~Q0=1100,D/A輸出再與uI比較,若10111110111100(3)第3個CP使分配器輸出11011,使Q3~Q0=1010,若1010111011111011111(4)第4個CP使分配器輸出11101,使Q3~Q0=1001,若(5)第5個CP使分配器輸出11110,使Q3~Q0=1001,轉(zhuǎn)換結(jié)束;(6)第6個CP使分配器輸出11111,Q3~Q0被打入D觸發(fā)器,轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出。10011001111011111011111100110013、雙積分ADC

1)采樣階段:啟動脈沖使Qn=0,開關(guān)S與輸入信號uI連接,A/D轉(zhuǎn)換開始。積分器對uI進行反向積分。uA＜0,比較器輸出UC=1,G門打開,n位二進制計數(shù)器從0開始計數(shù)。一直到

觸發(fā)器FnFn-1~F0為:10?0,開關(guān)S轉(zhuǎn)接至基準電源UR,采樣階段結(jié)束。2)比較階段:積分器對-UR進行積分代入上式得求得

當uA≥0時,過零比較器輸出UC=0,G門被封鎖,計數(shù)器停止計數(shù)。假設此時計數(shù)器已記錄了N個脈沖,則N9、4ADC得主要技術(shù)指標1、分辨率

分辨率指ADC對輸入模擬信號得分辨能力。分辨率

在最大輸入電壓一定時,輸出位數(shù)愈多,量化單位愈小,分辨率愈高。分辨率輸入最大值

例如,n＝8,(8位得ADC),Um＝5V,其分辨率為:2、轉(zhuǎn)換誤差

轉(zhuǎn)換誤差:表示ADC實際輸出得數(shù)字量和理論值之間得差別,常用最低有效位得倍數(shù)表示。例如:轉(zhuǎn)換誤差≤±LSB/2,表示誤差小于最低位得半個字。3、轉(zhuǎn)換速度

并行ADC轉(zhuǎn)換速度最高,八位二進制輸出得單片ADC其轉(zhuǎn)換時間在50ns內(nèi);

逐次逼近型ADC轉(zhuǎn)換速度次之,一般在10~150μs;

雙積分式ADC轉(zhuǎn)換速度最慢,轉(zhuǎn)換時間約在幾十毫秒至幾百毫秒間。

實際應用中,應從系統(tǒng)總得位數(shù)、精度要求、輸入模擬信號得范圍及輸入信號極性等方面綜合考慮ADC得選用。

轉(zhuǎn)換時間:指ADC從轉(zhuǎn)換啟動,到輸出端得到穩(wěn)定得數(shù)據(jù)信號所經(jīng)過得時間。雙積分A/D轉(zhuǎn)換器實例--TC14433(MC14433)3-1/2DigitAnalog-to-DigitalConvertersGENERALDESCRIPTION(1)TheTC14433isalowpower,high-performance,mono-lithicCMOS3-1/2digitA/Dconverter、TheTC14433-binesbothanaloganddigitalcircuitsonasingleIC,thusminimizingthenumberofexternalponents、(2)Thisdual-slopeA/Dconverterprovidesautomaticpolarityandzerocorrectionwiththeadditionoftwoexternalresistorsandtwocapacitors、(3)Thefull-scale