第14章数模与模数转换电路[可修改版ppt]
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数字电路设计数模与模数转换优秀课件
传感器
被控 对象
执行元件
模/数 转换器
数字 系统
数/模 转换器
数字控制系统的组成框图
一、D/A转换器
由于构成数字代码的每一位都有一定的 “权”，因此为了将数字量转换成模拟量 该数字量，就必须将每一位代码按其“权” 转换成相应的模拟量，然后再将代表各位 的模拟量相加即可得到与该数字量成正比 的模拟量，这就是构成D/A转换器的基本思 想。
fs 2fimax
一般取 fs > 3 fi max 。
由于将取样电路取得的模拟信号转换为数字信 号仍需要一定时间，为了给后续的量化编码过程 提供一个稳定值，一般应将每次取得的模拟信号 暂时存储起来，以保证到下一个取样脉冲来之前 输入信号不变。
采样保持电路原理
u (t) uI (t)
s(t)
uO (t)
数字电路设计数模与 模数转换
如下图给出一个简单的控制系统的框图。首先通过传感器 将非电物理量提取出来，转换成随之变化的模拟电信号， 然后通过模拟信号向数字信号转换的电路，再将数字信号 送入数字系统进行处理；经过处理后输出的数字信号又必 须通过数字信号向模拟信号转换的电路，用模拟信号去推 动执行元件，完成控制功能。
D/A转换器的电路形式很 多，这里只介绍两种。
权电阻网络D/A转换器
R F(R/2)
I U -
A
uO
+
8R I0 4R I1 2R I2 R I3 U
S0
S1
S2
S3
U REF
d0
d1
( LSB)
d2
d3
( MSB)
各组成部分： “电子模拟开关” “权电阻求和网络” “运算放大器” “基准电源”
数字电路与逻辑设计 数模模数转换器PPT课件
第2页/共65页
现场信号 1 现场信号 2 现场信号 n
传感器 1 传感器 2 传感器 n
计算机自动控制系统
模拟信号 放大器
多
采样 保持器
A/D 转换器
放大器 放大器 控制对象
路
数字信号
开 微型
关
计算机
控制信号
驱动电路
模拟信号
数字信号
D/A 转换
器
在该系统中，计算机要想取得现场的各种参数，就必须先用传感器将各种 物理量测量出来，且转换成电信号，在经过A/D转换后，才能被计算机接 收；计算机对各种参数进行计算、加工处理后输出，经过D/A转换成模拟 量后，再去控制各种执行部件。
1 2n 1
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2.转换精度
表明模拟输出实际值与理想值之间的偏差。绝对精度指对应一个数字量输入 所得的实际输出值与理论输出值之间的偏差。相对精度指当满量程值校准后， 任何数字输入的模拟输出值与理论值的误差，实际上即是D/A转换的线性度。
精度一般以满量程的百分数或最低有效位的分数形式给出。
某DAC精度为±0.1%，满量程VFS=10V，则该DAC的最大线性误差电压：
VE=±0.1%×10 V=±10 mV
对于n位DAC，精度为
，其1 最LS大B可能的线性误差电压
2
11
1
VE 2 2n VFS 2n1 VFS
注意：分辨率与精度是完全不同的两个概念，分辨率高低取决于位数，精度的
I1
R I0
2R
2R
2R
…
2R
2R
Kn-1
Kn-2
IOUT2
K1
K0
IF RF
IOUT1 I＇ ｜
现场信号 1 现场信号 2 现场信号 n
传感器 1 传感器 2 传感器 n
计算机自动控制系统
模拟信号 放大器
多
采样 保持器
A/D 转换器
放大器 放大器 控制对象
路
数字信号
开 微型
关
计算机
控制信号
驱动电路
模拟信号
数字信号
D/A 转换
器
在该系统中，计算机要想取得现场的各种参数，就必须先用传感器将各种 物理量测量出来，且转换成电信号，在经过A/D转换后，才能被计算机接 收；计算机对各种参数进行计算、加工处理后输出，经过D/A转换成模拟 量后，再去控制各种执行部件。
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2.转换精度
表明模拟输出实际值与理想值之间的偏差。绝对精度指对应一个数字量输入 所得的实际输出值与理论输出值之间的偏差。相对精度指当满量程值校准后， 任何数字输入的模拟输出值与理论值的误差，实际上即是D/A转换的线性度。
精度一般以满量程的百分数或最低有效位的分数形式给出。
某DAC精度为±0.1%，满量程VFS=10V，则该DAC的最大线性误差电压：
VE=±0.1%×10 V=±10 mV
对于n位DAC，精度为
，其1 最LS大B可能的线性误差电压
2
11
1
VE 2 2n VFS 2n1 VFS
注意：分辨率与精度是完全不同的两个概念，分辨率高低取决于位数，精度的
I1
R I0
2R
2R
2R
…
2R
2R
Kn-1
Kn-2
IOUT2
K1
K0
IF RF
IOUT1 I＇ ｜
数字逻辑：数模与模数转换电路
模拟信号
连续的、时间上连续变化 的信号，如声音、光线等 。
转换方式
数字信号可以通过数模转 换器转换为模拟信号，模 拟信号也可以通过模数转 换器转换为数字信号。
数字逻辑的基本门电路
AND门
当所有输入都为高电平（1）时，输 出才为高电平（1）。
NOT门
对输入信号取反，输入为高电平（1 ）时输出为低电平（0），输入为低 电平（0）时输出为高电平（1）。
数字逻辑数模与模 数转换电路
目录
• 数字逻辑基础 • 数模转换电路（DAC） • 模数转换电路（ADC） • 数模与模数转换的应用 • 数模与模数转换的发展趋势
01
CATALOGUE
数字逻辑基础
数字信号与模拟信号的区别
01
02
03
数字信号
离散的、不连续的信号， 只有0和1两种状态，通常 用于表示二进制数。
集成化、微型化的电路设计
集成化
随着半导体工艺的进步，数模与 模数转换电路可以更加集成化， 减小电路体积，提高可靠性。
微型化
微型化设计可以减小电路板空间 占用，使得数模与模数转换电路 更加适用于小型化设备。
智能化的数据处理技术
数据校准
通过算法和校准技术，对数模与模数 转换电路的输出数据进行校准和修正 ，以提高转换精度。
权电阻型
根据输入数字码改变相应的权电阻的接 通或断开，从而改变输出电压。
权电容型
根据输入数字码改变相应的权电容的 充放电状态，从而改变输出电压。
权电流型
根据输入数字码改变相应的权电流源 的开关状态，从而改变输出电压。
权电压型
根据输入数字码改变相应的权电压源 的开关状态，从而改变输出电压。
DAC的性能参数
数模和模数转换电路
；的模拟量
INC A
；A中内容加1
LJMP LOOP
；继续循环转换
（2）方波
（2）产生方波
MOV DPTR，#7FFFH ；指向0832的口地址
LOOP：MOV A，#0FFH
；将最大数字量0FFH送A
MOVX @DPTR，A ；送D／A转换输出对应的模拟量
LCALL DEL
；调延时子程序
MOV A，#00H
D／A转换器的基 准电压VREF由稳 压管上的电压分 压后提供。图中 运算放大器的作 用将D／A转换器 输出电流转换成 电压输出。
图中的接法是采用线选法把DAC0832当作8031扩展的一个并行I／ O口，当P2.7=0时，则信号/CS和/XFER有效，若设其它无关的地 址位为“1”，则DAC0832的口地址为7FFFH。将一个8位数据送 入DAC0832完成转换的指令如下： MOV DPTR，#7FFFH ；指向0832的口地址 MOV A，#data ；待转换的数据送A MOVX @DPTR，A ；写入0832，即实现一次转换并输出
14.2.2 DAC0832的工作方式
3．双缓冲工作方式 2双1．．缓单直冲缓通工冲工作工作方作方式方式是式使输入寄存 单器缓和当D冲0A8工C32作寄所方存有式器的是都控使处制两于信个受号寄控存状 器态(/C始。S终这、有主/W一要R个用1、于(多/W多为R路D2DA、／CIL寄AE转存、换器) 处系/X于统FE直以R通实)都状现为态多有，路效另模时一拟，个信两处号个于的寄受同 控步存状输器态出处。于如例直使 如通有/状W三R态2个，=八0此和位时二数进据 /制线XF数的E，R数=分字0别，信先或号后将经进/两W入个R1三寄与个存/W器R直2 相D接A连进C及0入8/D3X2F／芯EAR片转与的换/C输器S入相进寄连行存，转器则换， D这并A时输C若寄出将存。三器此个处工D于作A直方C通0式8状适32态用的，于DA输连C 入寄续寄存反存器馈器的控处锁制于 存中受信。控号状同态时。变为低 应电用平系（统三中个D如A只C有08一32路的D引／脚A转 换/W，R2或、有/X多F路ER转分换别但接不在要一求起同， 步即输可出达时到，此可目采的用）单，缓冲工作 则分别先后锁存在三个DAC0832方芯式片。的输入寄存器中的数据同
数模转换和模数转换原理43页PPT
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
数ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ转换和模数转换原理
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
数ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ转换和模数转换原理
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
数字逻辑：数模与模数转换电路ppt课件
9 a10
8 a9 ……
1
0
a2
a1
Vi
If -
Vo
Ii
A +
7
频率数字控制
R3
R4
D2
VCC
a1 a2 an-1an
Io
VREF
Io
T1
T2
D1
C
R2
-
R1 B
+
+
-
υo1
υo2
8
模/数转换电路
模/数(A/D)转换是把模拟电压或电流转换成与之成 正比的数字量。一般A/D转换需经采样、保持、量 化、编码四个步骤。
C
s0
a1
RF
R
i0
iC
2R
D
s0 Ii
-
If
+ a0
2R
IR /16
I f
VREF 24 R
3
ai • 2i
i0
4
应用实例
【例】已知倒T型电阻网络DAC的RF＝R，VREF＝10V，试 分别求出四位和八位DAC的最小(只有数字信号最低位
为1时)输出电压Vomin。
解：根据 0 I f • RF
9
采样定理
采样定理:
采样定理的内容是：只有当采样频率大于模拟信号最高频率 分量的2倍时，所采集的信号样值才能不失真地反映原来模 拟信号的变化规律。
10
采样保持电路
T υi
υs
-A + C
υo υi R1
R2 C
T
- A υo
+
υs
基本采样-保持电路 高输入阻抗的采样-保持电路
T
数模和模数转换演示文稿
DI7~DI0
ILE
8位 输入 寄存器
LE
&
8位 DAC 寄存器
LE
8位 D/A 转换器
RFB
CS
&
WR1
XFER
&
WR2
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UREF IOUT2 IOUT1
Rfb
AGND
VCC
DGND
7.2 数模转换器
2.DAC0832引脚功能
DI7～DI0：8位输入数据信号。
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7.2 数模转换器
UREF：参考电压输入。一般此端外接一个精确、稳定的电压基 准源。UREF可在-10V至+10V范围内选择。 UCC：电源输入端（一般取+5V～+15V）。 DGND：数字地，是控制电路中各种数字电路的零电位。 AGND：模拟地，是放大器、A/D和D/A转换器中模拟电路的零电位。
IOUT2：DAC输出电流2。它作为运算放大器的另一个差分输入信号 （一般接地）。满足 IOUT1+IOUT2 ＝
Rfb：反馈电阻（内已含一个反馈电阻）接线端。DAC0832中无运放，且为 电流输出，使用时须外接运放。芯片中已设置了Rfb，只要将此引脚接
到运放的输出端即可。若运放增益不够，还须外加反馈电阻。
数模和模数转换演示文稿
20244//11//2288
1
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数模和模数转换
20244//11//2288
2
当前第2页\共有40页\编于星期四\18点
7.1 概述
ADC和DAC的应用：
传感器
电子教案-电子技术(第5版_付植桐)教学资源42550 第 14 章A-D转换器-电子课件
2020年6月26日星期五
16
第 14 章 数模转换与模数转换
2.ADC0809的结构
由8位A/D转换电路、8路模拟开关、地址锁存与译码电路、以 及三态输出锁存器组成。
DAC0809引脚图
DAC0832内部结构
8路模拟输入
模拟输入的通道选 通由地址ABC控制
2020年6月26日星期五
17
3.引脚功能
10位环形移位寄存器
uD
UREF N 28 1
U REF 255
N，当U REF
255V，有uD
N
2020年6月26日星期五
8
第 14 章 数模转换与模数转换
假设输入电压uI＝149V。 第一个CP到来时，W8＝1，其余Wi均为0，FF8被置1，其余数据寄存器处 于保持状态，于是输出Q8～Q1为10000000，经D/A转换器后输出电压uD＝ N＝128V，uI与128V比较，uC＝0。 第二个CP来到时，W7＝1，其余Wi均为0，由于上次比较uC为0，使得Q8＝ 1，故数据寄存器为11000000，uI与192V比较，uC＝1。
uO (T1)
T1 RC
uI
2n fC
1 RC
uI
式中uI为0到T1时间内输入模拟电压uI (t)的平均值。
第二次积分，S1接基准电压输入，输出电压uO为
1
uO (t) uO (T1) RC
t2 0
U REFdt
uO
(T1)
1 RC
t 0
2
U
REF
dt
由于是反相积分，输出结果与0比较，当uO(t)>0时，时钟输入控制门被 关闭，计数器停止计数，结束第二次积分。
14.2.4 A/D转换器的主要技术指标