合肥工业大学数电课件九数模和模数转换.ppt
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1、九 数模和模数转换,9.1 D/A转换器,9.2 A/D转换器,第九章 数模和模数转换,模数与数模转换器是计算机与外部设备的重要接口,也是数字测量和数字控制系统的重要部件。,将模拟量转换为数字量的装置称为模数转换器(简称A/D转换器或ADC);,传感器,模拟控制,模拟信号,数字计算机,数字控制,数字信号,ADC,DAC,将数字量转换为模拟量的装置称为数模转换器(简称D/A转换器或DAC),9.1 D/A转换器,9.1 D/A转换器,9.3 小结,9.2 A/D转换器,9.1 D/A转换器,D/A转换器的作用是将输入的数字量转换成与之成正比的模拟量,D/A转换器组成,基准电压,数码输入,电子模拟
2、开关,解码电路,求和电路,D/A转换器分类,按输入方式分,并行输入,串行输入,按电路结构分,权电阻网络,T型电阻网络,倒T型电阻网络,理想运算放大器,1. 理想运算放大器,Auo , rid , ro 0,2. 电压传输特性 uo= f (ui),线性区: uo = Auo(u+ u),非线性区: u+ u 时, uo = +Uo(sat) u+ u 时, uo = Uo(sat),Auo越大,运放的 线性范围越小,必 须加负反馈才能使 其工作于线性区。,3. 理想运放工作在线性区的特点,因为 uo = Auo(u+ u ),所以(1) 差模输入电压约等于 0 即 u+= u ,称“虚短”,(
3、2) 输入电流约等于 0 即 i+= i 0 ,称“虚断”,电压传输特性,O,9.1 D/A转换器,9.1.1权电阻型D/A转换器,反相比例 运算电路,T型电 阻网络,+VR,模拟量 输出,输出的模拟量应正比于输入的数字量 Vo=VRD,基准电压,S1,S3,S2,S0,R0,d3,d2,d1,d0,0,1,1,0,Vo,+,+,-,A,RF,0,0,1,1,+,R1,R2,R3,I,IF,R,,,9.1 D/A转换器,9.1.1权电阻型D/A转换器,电子模 拟开关,电子模拟开关受数字量控制,Dn若为1,开关接基准电平(“1”), Dn若为0,接地(“0”)。,根据叠加原理: I=I3+I2+
4、I1+I0 ,若现在开关都接“1”,则:,若各权电阻按以下规律取值:,9.1.1权电阻型D/A转换器,9.1.1权电阻型D/A转换器,9.1.1权电阻型D/A转换器,II3+I1,9.1.2 倒T型电阻网络D A转换器,倒T型电阻网络,求和运算电路,电子模拟开关,为了克服权电阻电路难以保证精度问题,常采用倒T型电阻网络D/A转换器。,9.1.2 倒T型电阻网络D A转换器,由于运放的反相输入端虚地,所以,无论模拟电子开关合向哪一边,T型电阻网络与地之间的等效电路都如下图所示。,电路等效电阻为R,所以端口电流I =VR/R,其余各支路电流分别是I/2、I/4、I/8、I/16。,当模拟开关控制端
5、Di为高电平时相应的电子开关Si将该支路的电流引入运放;当控制端为低电平时,对应支路电流直接接地。,9.1.2 倒T型电阻网络D A转换器,设输入的二进制数为1010,如图:,9.1.2 倒T型电阻网络D A转换器,9.1.2 倒T型电阻网络D A转换器,将倒T型电阻网络扩大到N位,9.1.2 倒T型电阻网络D A转换器,D/A转换器转换器中的模拟电子开关S0S4的实际电路如图所示,图中N沟道管T1、 T4、T6、T8、T9的 栅极为高电平时 导通,P沟道管T2、 T3、T5、T7的栅极 为低电平时导通。 当Di=0时,T2通T1 截止,输出高电平 T4通,输出低电平 T7通,输出高电平 T8
6、通,将倒T型电阻 网络的电流引向Io2,当Di=1时,T1通输出低电平T5通,输出高电平,T9通将倒T型电阻网络的电流引向Io1。,9.1.4 集成D A转换器,集成D/A转换器AD7520的管脚及内部电路如图所示,它是10位倒T型电阻网络D/A转换器。,在下式中N =10,RF =R =10K,输入的数字量与输出的模拟量之间的关系如表9.1.1所示。,9.1.4 集成D A转换器,若把倒T型电阻网络作为运放的反馈电阻,如图所示,9.1.4 集成D A转换器,由虚地的概念得:,反相比例放大电路,A/D转换器的作用是将输入的模拟量转换成相应的数字量,A/D转换器组成,采样保持,量化,编码电路,D
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- 合肥 工业大学 课件 数模 转换
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