精品大学课件--南开大学数字电子--第八章

标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等1本文档由标准美女（标准王国）整理，仅作学习交流使用。如文档存在缺页、字迹模糊、乱码等情况，请大家通过论坛消息与我联系。第八章数—模（D/A）和模－数（A/D）转换指标：转换精度——转换结果的准确程度。转换速度——转换的快慢。标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等2D/A转换有：权电阻网络型、T型网络型、权电流网络型等。A/D转换有：直接型、间接型。8．1D/A转换器如果有一电路，其输出电压与输入的数字量成正比，即可作D/A转换器。一、权电阻网络D/A转换器1、电路2、原理由图知)2222(22222001122333031221300123ddddRVdRVdRVdRVdRVIIIIiREFREFREFREFREF＝＋＋＋440011223342)2222(22DVddddVRiVREFREFo（d为0或1）如果n位，则nREFoDVV42。。～－的变化范围为REFnnoVV2120缺点：电阻相差太大，精度难保证，不便集成。二、倒T型电阻网络DAC由电阻网络、模拟开关（电子开关）、运放三部分组成。VREF是参考电压。S是电子开关，d是数字信号，1时S接参考电压，0时接地。标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等31、电路2、原理由于反相端为虚地，所以，总电流I不变，各电阻支路电流也不变。RVIREF4400112233401232)2222(2)16842(DVddddVdIdIdIdIRRiVREFREFo同样，若n位，则nnREFoDVV2。优点：电阻种类少，精度高；各支路电路直接流入运放，不存在时间差，所以无尖峰脉冲。且转换速度快。是用的最多的一种DAC。三、具有双极性输出的DAC在二进制算术运算中，通常把带符号的数表示为补码的形式，因此DAC也应把补码分别转换成正负极性的模拟电压。例如三位二进制补码表示的数是＋3～－4，标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等4由表知，在前面DAC的基础上，只要在符号位端加一非门，即可使输出电压与原码的大小成比例。但是是单极性输出，再加一电压偏移量，即可为双极性输出。电路如图：输入补码000时，输出为0。即BIi，RVRVREFBB，以此可求出偏移电压和电阻的值。四、DAC的转换精度和转换速度1、转换精度——用分辨率和转换误差描述分辨率用二进制数码的位数给出。能区分2n个不同状态，是理论上可达到的精度。分辨率也可用输出最小电压与最大电压比给出。121)1222)((min)nnnREFmOnREFOVVVV（比如一个10位的DAC,可以说分辨率是10位，也可以说分辨率是千分之一（)11023112110‰＝－。而实际达到的精度还要看转换误差。转换误差：通常用输出电压满刻度（FSR）的百分数表示，或者最低有效位的倍数表示，如1/2LSB。输入（补码）对应十进制数要求输出电压01133V01022V00111V00000V111-1-1V110-2-2V101-3-3V100-4-4V标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等5误差原因：参考电压的波动、运放的零点漂移、开关电阻的存在以及电阻网络中电阻值的偏差等。例：AD7520是十位倒T型DAC,参考电压VREF＝－10V,为保证误差小于1/2LSB,计算VREF的相对稳定度。解：当仅最低位为1时，102REFoVv输出。要求绝对误差112REFoVv，当全1时由参考电压引起的误差最大，且应112REFVv,)12(21010REFoVv即1110102)12(2REFREFVV，所以%.05.02111REFREFVV即允许参考电压变化量为5MV。2、转换速度用建立时间tset描述建立时间tset:在大信号工作下，（由全1变为全0、或全0变为全1）输出电压达到与稳态值相差±0.5LSB范围以内所需时间。不包含运放的集成DAC建立时间最短0.1μS以内。含运放的1.5μS以内。常用中精度的8位转换器DAC0832。8．2A/D转换器一、A/D转换步骤及采样定理1、步骤采样保持量化编码一般采样、保持一起完成，量化、编码一起完成。2采样定理标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等6为了准确地用取样信号表示模拟信号，取样信号必须有一定的频率，理论证明采样频率必须满足采样定理：率分量。maxmax2iisfff满足上式，可用一低通滤波器还原出模拟信号。3、量化和编码量化：在AD转换时，必须把采样电压变成某一最小数量单位的整数倍，这个过程称为量化。量化单位：最小数量单位称为量化单位，用Δ表示。量化误差：由于电压是连续的，不可能都是Δ的整数倍，所以有误差，称为量化误差。不同的量化等级有不同的量化误差。标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等7二、采样——保持电路基本电路如图:T为N沟道MOS管，VL为控制信号，其频率即采样频率。VL为高电平时，T导通，CH被充电，充电结束时Vo=VC=-VI(Ri=Rf)VL为低电平时，T截止，CH上电压保持一段时间不变,可供AD转换器转换。然后再采样新的电压。三、直接型ADC1、计数型ADC（反馈比较型）（1）电路由比较器、DAC、控制逻辑构成。最大量化误差为1/8V最大量化误差为1/15V标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等8(2)、原理VL=0时，G输出0，同时计数器清零，Vo=0。VL=1时，转换开始，VC=1,G的输出为时钟信号，计数器开始计数，VO逐渐增大，大到和输入Vi相等时，VC=0，计数停止。显然，计数器的数字量正比于输入电压。完成A/D转换。(3)、特点：电路简单，转换时间长。转换一次需要的最长时间是（2n－1）TCPTCP---时钟周期。2、逐次渐近型ADC由比较器、DAC、寄存器、控制逻辑构成。1）、电路标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等92）、原理转换步骤：转换前使FA、FB、FC清零，所以VO=0V,VC=0(VI已有信号)，并将F1F2F3F4F5置成10000。VL=1时开始转换。第一个时钟到后，QA=1，QB=QC＝0，VO增大。若Vi≥VO,则VC=0。若VIVO,则VC=1。移位寄存器变为01000。第二个时钟到后，QB＝1，QC＝0,QA则由VC决定：若VC＝1，则QA＝0，若VC＝0，则QA＝1。移位寄存器变为00100。第三个时钟到后，QC＝1，由VC决定QB，QA保持不变。移位寄存器变为00010。第四个时钟到后，QA、QB保持不变，由VC决定QC，移位寄存器变为00001。此时，可由数据端输出数字量。第五个时钟到后，移位寄存器变为10000，恢复初始状态，数字输出消失，转换下一个模拟量。加－△/2是为了减少量化误差。由以上转换过程看出，类似于用法码测重物，先放最大的，不够，再放小的，且为原法码的一半；如法码大，则拿掉，换小一半的法码。3）特点：转换速度比计数型快，一次转换所用时间为（n+2）T,是用的最多的一种，如ADC0809,8位转换器。四、间接ADC间接型指由电压变换成中间变量，然后再转换为数字量。常用的有V-T（电压－时间）型和V--F（电压－频率）型，这里介绍双积分（V-T）型ADC。1、电路由积分器、比较器、n位二进制计数器以及控制电路组成。标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等102、原理第一步S0接通，C上电荷放掉，计数器清零，VC=0,然后S0断开，S1打向Vi，C被充电，VC=1，计数器开始计数。积分器的输出电压为：tvRCdtvRCvitio1101（vi为常数）随着时间增加，输出电压负值越来越大，计数器的数也越来越大。到某一时刻T1时，计数器输出进位信号1，控制开关使得S1打向VR（VR为负值）；第二步积分器的输出电压为：1111)(1TvRCTtvRCviRo随着时间推移，输出电压正向增长，到,001Covv时，计数停止。设t-T1=T2则12121211TvvTTvTvTvRCTvRCRiiRiR＝－＝－＝－T1是一定值，T1=2nTCP,T2=NTCP(N是计数器的读数)iRnvvN2即输出的数字量与输入信号成正比。完成了模数转换。因为不同的输入对应的T2（时间）不同，所以是V-T型间接转换。电压波形如图:标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等113、特点1）、工作性能稳定。只要一次转换中，两次积分时时间常数不变，结果不受RC慢变化的影响；2）、只要每次转换中TCP不变，TCP的缓慢变化不会带来误差；3）、抗干扰能力强；4）、电路简单；5)、转换速度慢，一次转换最长需要2n+1TCP。一般每秒几十次以内。尽管转换速度慢，但由于它的其它优点，在对速度要求不高的场合，双积分型ADC还是得到广泛应用。五、ADC的转换精度和转换速度1、转换精度同样用和转换误差描述。分辨率用位数表示，n位能分辨2n个等级。误差用最低位的倍数表示，如1/2LSB。2、转换速度取决于电路类型。标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等12标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等标准美女-出售国内外标准、论文、大学课件、考研资料等13精品文档