資源描述：
《第11章-模數(shù)數(shù)模轉(zhuǎn)換(南通大學(xué))(陳繼紅).ppt》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第11章模數(shù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換11.1A/D轉(zhuǎn)換器及其接口11.2D/A轉(zhuǎn)換器及其應(yīng)用11.1A/D變換器及其接口11.1.1A/D變換器的基本概念1.量化當以數(shù)量表示連續(xù)量的時候都會遇到量化問題。所謂量化就是以一定的量化階距為單位，把數(shù)值上連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)值上離散量的過程。設(shè)輸入為x(t)，量化階距是q，量化后的輸出為y(t)，那么量化可以表示為：y(t)=INT(x(t)/q)其中INT是取整函數(shù)，x(t)/q的小數(shù)部分被舍去。為了減小量化誤差，通常以“4舍5入”的方法進行量化，量化可以表示為：y(t
2、)=INT((x(t)+0.5q)/q)2.輸入極性與編碼當輸入信號為單極性信號時，以二進制數(shù)進行量化編碼。輸入范圍為0～+5V的8位ADC，其輸入、輸出關(guān)系如圖a所示。當輸入為雙極性信號時，對輸入信號的編碼通常有三種方式:①偏移二進制碼：以最高位為符號位，以1表示正，以0表示負；后面的各位表示幅值。就相當于把單極性的ADC的輸入輸出特性曲線向左平移了一半。輸入為-2.5V～+2.5V的8位ADC，其輸入/輸出之間的關(guān)系如圖b所示。②原碼：以原碼來表示，當輸入為正時，符號位為0；當輸入為負時，符號位為
3、1。后面的各位表示其幅值。③補碼：以補碼來表示。其符號位剛好與偏移二進制碼的符號位相反，后面的各位相同。3.A/D變換器的主要性能參數(shù)(1)量化誤差A(yù)/D變換器將連續(xù)的模擬量轉(zhuǎn)換為離散的數(shù)字量，對一定范圍內(nèi)的連續(xù)變化的模擬量只能量化成同一個數(shù)字量。從前面量化圖中可見y(t)的量化誤差是±0.5q；y(t)的最低位（LSB）的變化對應(yīng)于輸入變化一個量化階距q，因此又以±0.5LSB表示量化誤差。(2)分辨率A/D變換器的分辨率能表示A/D變換器對輸入信號的分辨能力。A/D變換器的分辨率以輸出二進制數(shù)的位
4、數(shù)表示。(3)轉(zhuǎn)換誤差轉(zhuǎn)換誤差說明A/D變換器實際的輸出數(shù)字量與理論上的輸出數(shù)字量之間的差別，通常以整個輸入范圍內(nèi)的最大輸出誤差表示。一般用最低有效位的倍數(shù)來表示轉(zhuǎn)換誤差，例如轉(zhuǎn)換誤差≤±1LSB，就說明在整個輸入范圍內(nèi)，輸出數(shù)字量與理論上的輸出數(shù)字量之間的誤差小于最低位的一個數(shù)字。(4)轉(zhuǎn)換時間轉(zhuǎn)換時間是指A/D變換器開始一次轉(zhuǎn)換到完成轉(zhuǎn)換得到相應(yīng)的數(shù)字量輸出所需的時間。(5)量程量程是指A/D變換器能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)換的輸入電壓范圍。4.A/D變換器的類型A/D變換器的類型較多，主要的有并行比較型、逐次比
5、較型、雙積分型等。并行比較型的轉(zhuǎn)換速度最高，但分辨率一般在8位以內(nèi)。因為n位并行比較型A/D中需要2n-1個電壓比較器，當n大于8以后，需要的電壓比較器太多使得芯片的面積大、成本高。雙積分型的分辨率高，抗干擾能力強，但轉(zhuǎn)換速度低，一般為1～1000ms。通常用在對速度要求不高但需很高精度的場合。逐次比較型的分辨率高，轉(zhuǎn)換時間在0.1～100us之間。轉(zhuǎn)換速度比并行比較型要低，但遠高于雙積分型。隨著集成電路工藝的提高，其轉(zhuǎn)換速度也在提高。因此，逐次比較型的A/D適合既要求精度、又要求速度的場合。一般地，
6、我們將轉(zhuǎn)換時間大于1ms的稱為低速A/D，1us～1ms的稱為中速A/D，小于1us的稱為高速A/D。11.1.2典型A/D變換器介紹1.8位A/D變換器ADC0808/0809CMOS工藝的8位A/D變換器；8位逐次逼近型A/D變換器；包括一個8通路模擬開關(guān)；不需要外部調(diào)零，不需要滿刻度調(diào)整；數(shù)據(jù)輸出接口有三態(tài)功能；轉(zhuǎn)換時間：100us，功耗：15mW，工作溫度范圍：-40℃～+85℃；ADC0808的誤差為±1/2LSB，ADC0809的誤差為±1LSB。ADC0808/0809的內(nèi)部邏輯框(1)
7、引腳介紹IN0-IN7：模擬輸入信號；ADDC、ADDB、ADDA：輸入通路選擇控制；ALE：上升沿將輸入通路選擇控制鎖存；VCC和GND分別為電源（5V）和地；START：A/D啟動信號，脈沖寬度應(yīng)大于200ns；CLOCK：時鐘脈沖，頻率范圍為10KHz～1MHz；EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，上升沿有效；OE：數(shù)據(jù)輸出允許端；D7-D0：數(shù)字量輸出端（三態(tài)）。REF(+)、REF(-)：基準電壓輸入，REF(+)不應(yīng)大于VCC，REF(-)不應(yīng)小于GND。DOUT=255*VIN/(REF(+)-REF
8、(-))(2)ADC0809的時序2.高速逐次逼近型A/D變換器AD747212位高速逐次逼近型A/D變換器；最高采樣頻率可達1.5MSPS(Mega-Sample/s)；低功耗，平均功耗僅為4mW；電源：2.7V～5.25V；標準的數(shù)字接口電路（具有三態(tài)）；具有跟蹤/保持功能。(1)內(nèi)部結(jié)構(gòu)(2)引腳說明：轉(zhuǎn)換開始信號(輸入)，低電平有效CLOCKIN：主時鐘(輸入)，每14個時鐘周期完成一次A/D轉(zhuǎn)換CLOCKIN最高頻率是26MHzBUSY：“忙”
