《數(shù)模和模數(shù)轉(zhuǎn)換》PPT課件.ppt

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1、第6章A/D與D/A轉(zhuǎn)換器學(xué)習(xí)完本章后，應(yīng)該能做到：闡明D／A轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)原理。簡述權(quán)電阻D／A轉(zhuǎn)換器、倒T型D／A轉(zhuǎn)換器、樹狀開關(guān)網(wǎng)絡(luò)D／A轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)特點、工作原理。闡明D／A轉(zhuǎn)換器的主要性能指標，掌握集成D／A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用，并熟練運用。簡述采樣定理、采樣—保持電路等A／D轉(zhuǎn)換的有關(guān)概念。闡明A／D轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)原理，及A／D轉(zhuǎn)換器中幾種轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)特點及工作原理。闡明A／D轉(zhuǎn)換器的主要性能指標。掌握集成A／D轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用，并熟練運用。6.1概述為了能夠用數(shù)字電路處理模擬信號，必須先把模擬信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號，再

2、送入數(shù)字系統(tǒng)進行處理。處理后的數(shù)字信號往往又要求再轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬信號，作為最后的輸出。通常我們把從模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換稱為?！獢?shù)轉(zhuǎn)換，或簡稱為A／D（AnalogtoDigital）轉(zhuǎn)換。把實現(xiàn)A／D轉(zhuǎn)換的電路稱為A／D轉(zhuǎn)換器，簡寫為ADC（Analog—DigitalConverter的縮寫）。把從數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換稱為數(shù)—模轉(zhuǎn)換，或簡稱為D／A（DigitaltoAnalog）轉(zhuǎn)換。把實現(xiàn)D／A轉(zhuǎn)換的電路稱為D／A轉(zhuǎn)換器，簡寫為DAC（系Digital—AnalogConverter的縮寫）。6.1概述常見

3、的DAC有權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC、倒梯形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC、權(quán)電流型DAC、權(quán)電容網(wǎng)絡(luò)DAC以及開關(guān)樹型DAC等多種類型。ADC的類型也可以分為直接ADC和間接ADC兩大類。為了保證數(shù)據(jù)處理的結(jié)果的準確性，A／D轉(zhuǎn)換器和D／A轉(zhuǎn)換器必須有足夠的轉(zhuǎn)換精度。同時，為了滿足快速過程的控制和檢測的要求，A／D轉(zhuǎn)換器和D／A轉(zhuǎn)換器還必須有足夠快的轉(zhuǎn)換速度。因此，轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度是衡量A／D轉(zhuǎn)換器和D／A轉(zhuǎn)換器性能優(yōu)劣的兩項重要指標。9.2D/A轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)數(shù)字量實際上是由二進制代碼按位組合起來表示的，且每一位都有一定的“權(quán)”。將數(shù)字量按權(quán)展開

4、并求和，即可得到與之成正比的模擬量。9.2D/A轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換的過程是：先把輸入的數(shù)字量的每一位代碼按其權(quán)值轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后將代表各位的模擬量相加求和，即可得到與該數(shù)字量成正比的模擬量。9.2D/A轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)權(quán)電阻D/A轉(zhuǎn)換器9.2D/A轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)倒梯（T）形D/A轉(zhuǎn)換器9.2D/A轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)樹狀開關(guān)網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器9.3D/A轉(zhuǎn)換器的主要指標及應(yīng)用舉例D/A轉(zhuǎn)換器的主要性能指標轉(zhuǎn)換精度：DAC中一般用分辨率和轉(zhuǎn)換誤差來描述其轉(zhuǎn)換精度。分辨率取決于它能夠接收的數(shù)字信號的位數(shù)及相應(yīng)的輸出電壓（電流）的等級，它是

5、DAC理論上的可達到的精度。例：一個8位二進制DAC輸出電壓等級為28=256個，能夠分辨的最小輸出電壓為滿值的1/256=0.39%。由于DAC中各元器件參數(shù)的偏差、基準電壓的波動等各種因素的影響，使得轉(zhuǎn)換器實際所能達到的精度要由轉(zhuǎn)換誤差的大小來決定。轉(zhuǎn)換誤差可分為靜態(tài)誤差和動態(tài)誤差。9.3D/A轉(zhuǎn)換器的主要指標及應(yīng)用舉例D/A轉(zhuǎn)換器的主要性能指標轉(zhuǎn)換速度：當轉(zhuǎn)換器輸入的數(shù)字量發(fā)生變化時，輸出的模擬電壓并不能瞬間變到新的穩(wěn)定值，而需要一個過渡過程。通常我們用穩(wěn)定時間來定量的描述轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度。穩(wěn)定時間是指從輸入新的數(shù)字

6、量的時刻算起，到輸出達到新的穩(wěn)定值的誤差范圍以內(nèi)所需的時間。通常將輸入數(shù)字量N從“全0”變到“全1”時，輸出的模擬電壓從0變到滿值的規(guī)定誤差范圍內(nèi)所需的時間定義為穩(wěn)定時間。9.3D/A轉(zhuǎn)換器的主要指標及應(yīng)用舉例D/A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用數(shù)字系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)的接口。利用DAC實現(xiàn)波形的產(chǎn)生電路。利用DAC實現(xiàn)運算電路。利用DAC和電壓—頻率轉(zhuǎn)換器可實現(xiàn)數(shù)字—頻率之間的轉(zhuǎn)換。9.4A/D轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)由于輸入信號為在時間上是連續(xù)變化的模擬量，而輸出的則是一組一組的數(shù)字量。A/D轉(zhuǎn)換的過程是首先將輸入的模擬電壓信號按某一時間節(jié)拍進行采樣，并將

7、采樣結(jié)果進行保持，在保持的時間內(nèi)將采樣的電壓量化為數(shù)字量，并按一定的編碼形式給出轉(zhuǎn)換結(jié)果。9.4A/D轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)有關(guān)概念采樣定理：設(shè)TC為采樣時間，采樣脈沖周期為TS，則理論證明：在時域上有無窮個采樣脈沖的情況下，如果采樣脈沖的重復(fù)頻率fs=1/TS大于輸入信號vI最高（有效）頻率fmax的兩倍，則采樣后的信號vO可以精確地復(fù)現(xiàn)原來連續(xù)的輸入信號vI。9.4A/D轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)有關(guān)概念采樣—保持電路：功能是在一個短暫時間內(nèi)對輸入對輸入的模擬信號進行采取，并在A/D轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換工作期間內(nèi)保持所采得的值，輸出一個恒定的電壓，以保

8、證A/D轉(zhuǎn)換過程的穩(wěn)定完成。9.4A/D轉(zhuǎn)換的實現(xiàn)有關(guān)概念量化和編碼：數(shù)字信號不僅在時間上是離散的，而且數(shù)值大小的變化也是不連續(xù)的。一個數(shù)字量的大小常表示為某個規(guī)定的最小數(shù)量單位的整數(shù)倍。進行A/D轉(zhuǎn)換便是把采樣電壓表示為某個最小單位的整數(shù)倍。這個轉(zhuǎn)化過程叫做量化。用數(shù)字代碼表示量化結(jié)果的過程叫做編碼，