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电工与电子技术教学课件 ppt 作者孙立坤等第15章　数模和模数转换

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1、电工与电子技术,主编,第15章数模和模数转换,15.1 概述 15.2 D/A转换器 15.3 A/D转换器,15.1 概述,15.1.1 数模和模数转换器的概念经数字系统处理后的数字量，有时又要求再转换成模拟量以便实际使用，这种转换称为数模转换（D/A转换），完成数模转换的电路称为数模转换器，简称DAC（Digital to Analog Converter），将模拟量转换成数字量的过程称为模数转换(A/D转换)，完成模数转换的电路称为模数转换器，简称ADC（Analog to Digital Converter）。 15.1.2 D/A与A/D在数字控制系统中的应用,15.1 概述,目前，以微处理器（MCU）为核心的数字控制系统得到了广泛应用，图151所示为一个典型的数字控制系统框图，在数字控制系统中需要前向通道完成模拟信号、数字信号的隔离和采集，尤其是采集模拟信号时必须把模拟信号转换成相应的数字信号，才能进入数字控制系统处理；在控制系统的后向通道完成模拟信号、数字信号的输出和驱动，模拟信号的输出需要把处理后得到的数字信号转换成相应的模拟信号。,图15-1 数字控制系统框图,1

2、5.2 D/A转换器,15.2.1 D/A转换器的基本工作原理 D/A转换器是利用电阻网络和模拟开关，将多位二进制数D转换为与之成比例的模拟量的一种转换电路，因此，输入应是一个n位的二进制数，它可以按二进制数转换为十进制数的通式展开为 15.2.2 D/A转换器的技术指标在D/A转换器中，一般主要用转换精度和转换速度作为转换器的主要技术指标，同时又用分辨率和转换误差来描述转换精度。 1. 分辨率 2. 转换误差 3. 转换速度 15.2.3 倒T形电阻网络D/A转换器,15.2 D/A转换器,倒T形电阻解码网络D/A转换器是目前使用最为广泛的一种形式，其电路结构如图所示。,图15-2 R-2R倒T形电阻网络D/A转换电路,15.3 A/D转换器,15.3.1 A/D转换器的基本工作原理模数转换就是用一个二进制的数字量来表示一个模拟量，例如：对于一个2位的电压模数转换器，如果将参考电压设为1V，那么输出的信号有00、01、10、11，4种编码，分别代表输入电压在0025V, 02605V, 051075V, 0761V时的对应输入。 1)间接ADC是先将输入模拟电压转换成时间或频率，

3、然后再把这些中间量转换成数字量，常用的有双积分型ADC。 2)直接ADC则直接转换成数字量，常用的有并联比较型ADC和逐次逼近型ADC。,15.3 A/D转换器, 并联比较型ADC：由于并联比较型ADC采用各量级同时并行比较，各位输出码也是同时并行产生，所以转换速度快是它的突出优点，同时转换速度与输出码位的多少无关。并联比较型ADC的缺点是成本高、功耗大。因为n位输出的ADC，需要2n个电阻，(2n-1)个比较器和D触发器，以及复杂的编码网络，其元器件数量随位数的增加，以几何级数上升。所以这种ADC适用于要求高速、低分辨率的场合。,15.3 A/D转换器, 逐次逼近型ADC：逐次逼近型ADC是另一种直接ADC，它也产生一系列比较电压，但与并联比较型ADC不同，它是逐个产生比较电压，逐次与输入电压分别比较，以逐渐逼近的方式进行模数转换的。逐次逼近型ADC每次转换都要逐位比较，需要(n+1)个节拍脉冲才能完成，所以它比并联比较型ADC 的转换速度慢，比双分积型ADC要快得多，属于中速ADC器件。另外位数多时，它需用的元器件比并联比较型少得多，所以它是集成ADC中，应用较广的一种。 15.3.2 A/D转换器的技术指标在A/D转换器中，一般主要用转换精度和转换速度作为转换器的主要技术指标，同时又用分辨率和转换误差来描述转换精度。 1. 分辨率,15.3 A/D转换器,2. 转换误差 3. 转换速度,图15-3 模数转换器内部结构图,15.3 A/D转换器,图15-4 ADS1258内部结构图,本章小结,15.3 A/D转换器,习题与思考题,

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