數(shù)字邏輯(第8章).ppt

《數(shù)字邏輯(第8章).ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、概述D/A轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器第八章數(shù)－模和模－數(shù)轉(zhuǎn)換1.模數(shù)轉(zhuǎn)換器（簡(jiǎn)稱(chēng)：A/D轉(zhuǎn)換器或ADC）定義：能將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的電路。2.數(shù)模轉(zhuǎn)換器（簡(jiǎn)稱(chēng)：A/D轉(zhuǎn)換器或ADC）定義：能將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的電路。一般結(jié)構(gòu)概　述計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)控制的過(guò)程：模擬量：溫度、壓力、濕度、流量、速度電模擬量：電壓、電流一、D/A轉(zhuǎn)換電路原理內(nèi)容：輸入的每一位二進(jìn)制代碼按其權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后將各位的模擬量相加。數(shù)據(jù)鎖存器：暫時(shí)存放輸入的數(shù)字量。模擬電子開(kāi)關(guān)：受數(shù)字量控制，將UREF按位切換到電阻譯碼網(wǎng)絡(luò)中變成加權(quán)電流。集成運(yùn)放：對(duì)加權(quán)電流求和，輸出相

2、應(yīng)的模擬電壓。二、D/A轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成1、二進(jìn)制權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器希望用較少類(lèi)型的電阻，仍然能得到一系列權(quán)電流2、倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器工作原理：電流分流形成加權(quán)值RRRR三、主要性能指標(biāo)1、分辨率（理論精度）說(shuō)明：DAC輸出最小電壓的能力。n位DAC可輸出0~2n-1個(gè)不同的等級(jí)電壓。指最小輸出電壓（僅最低位的輸入數(shù)字量為1）與最大輸出電壓（各輸入數(shù)字量全為1）之比。n：表示輸入數(shù)字量的位數(shù)。n越大，分辨最小輸出電壓的能力也越強(qiáng)。2、轉(zhuǎn)換精度實(shí)際輸出模擬電壓值與理論輸出模擬電壓值之差。3、建立時(shí)間（轉(zhuǎn)換速度）從輸入數(shù)字信號(hào)發(fā)生突變開(kāi)始到輸出模擬電壓

3、或電流達(dá)到穩(wěn)定值時(shí)所用的時(shí)間。第三節(jié)A/D轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器的基本原理A/D轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成主要性能指標(biāo)一、A/D轉(zhuǎn)換電路原理內(nèi)容：對(duì)輸入的模擬電壓信號(hào)取樣,在保持階段將取樣的模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并按照一定的編碼形式給出轉(zhuǎn)換結(jié)果。模擬電子開(kāi)關(guān)S在采樣脈沖CPS的控制下重復(fù)接通、斷開(kāi)的過(guò)程。S接通時(shí)，ui(t)對(duì)C充電，為采樣過(guò)程；S斷開(kāi)時(shí)，C上的電壓保持不變，為保持過(guò)程。在保持過(guò)程中，采樣的模擬電壓經(jīng)數(shù)字化編碼電路轉(zhuǎn)換成一組n位的二進(jìn)制數(shù)輸出。t0時(shí)刻S閉合，CH被迅速充電，電路處于采樣階段。uo＝ui。t1時(shí)刻采樣階段結(jié)束，S斷開(kāi)，電路處于保持階段。若A

4、2的輸入阻抗為無(wú)窮大，S為理想開(kāi)關(guān)，則CH沒(méi)有放電回路，兩端保持充電時(shí)的最終電壓值不變，從而保證電路輸出端的電壓uo維持不變。1、取樣(采樣)-保持電路2、量化與編碼量化：將采樣電壓表示為最小數(shù)量單位（Δ）的整數(shù)倍編碼：將量化的結(jié)果用代碼表示出來(lái)（二進(jìn)制，二-十進(jìn)制）量化誤差：當(dāng)采樣電壓不能被Δ整除時(shí)，將引入量化誤差。二、A/D轉(zhuǎn)換器的構(gòu)成1、并聯(lián)比較型ADC2、逐次漸近型（或稱(chēng)為逐次逼近）ADC轉(zhuǎn)換開(kāi)始前先將所有寄存器清零。將寄存器最高位置成1，使輸出數(shù)字為100…0。這個(gè)數(shù)碼被D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓uo，送到比較器中與ui進(jìn)行比較。若ui＞u

5、o，保留1；若ui＜uo，去掉1，最高位改為0。再將次高位置成1，并且經(jīng)過(guò)比較以后確定這個(gè)1是否應(yīng)該保留。一直到最低位為止。比較完畢后，寄存器中的狀態(tài)就是所要求的數(shù)字量輸出。100003位：5個(gè)CLKN位:(n+2)個(gè)CLK例：一個(gè)四位逐次逼近型ADC電路，參考電壓VREF為5V,現(xiàn)加入的模擬電壓vI=4.58V。求：ADC輸出的數(shù)字是多少？解：第一步：使寄存器的狀態(tài)為1000，由DAC轉(zhuǎn)換為輸出模擬電壓所以寄存器最高位的1保留。第二步：寄存器的狀態(tài)為1100，由DAC轉(zhuǎn)換輸出的電壓所以寄存器次高位的1保留。所以寄存器最低位的1去掉，只能為0。第三步：寄存

6、器的狀態(tài)為1110，由DAC轉(zhuǎn)換輸出的電壓所以寄存器第三位的1也保留第四步：寄存器的狀態(tài)為1111，由DAC轉(zhuǎn)換輸出的電壓所以，ADC輸出數(shù)字量為1110。三、主要性能指標(biāo)1、分辨率說(shuō)明A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)的分辨能力。用輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示，位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高。2、轉(zhuǎn)換誤差：通常以輸出誤差最大值的形式給出，表示實(shí)際輸出的數(shù)字量和理論上應(yīng)有的輸出數(shù)字量之間的差別。3、轉(zhuǎn)換速度完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。速度取決于電路結(jié)構(gòu)類(lèi)型并聯(lián)比較型：<1微秒逐次漸近型：10~100微秒/次雙積分型：幾十毫秒/次習(xí)題一、選擇題1．一個(gè)無(wú)符號(hào)8位數(shù)字量輸入的DA

7、C，其分辨率為D位。A.1B.3C.4D.82．一個(gè)無(wú)符號(hào)10位數(shù)字輸入的DAC，其輸出電平的級(jí)數(shù)為CD。A.4B.10C.1024D.2103．一個(gè)無(wú)符號(hào)4位權(quán)電阻DAC，最低位處的電阻為40KΩ，則最高位處電阻為B。A.4KΩB.5KΩC.10KΩD.20KΩ4．4位倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)DAC的電阻網(wǎng)絡(luò)的電阻取值有B種。A.1B.2C.4D.85．為使采樣輸出信號(hào)不失真地代表輸入模擬信號(hào)，采樣頻率和輸入模擬信號(hào)的最高頻率的關(guān)系是C。A.fs≥fi(max)B.fs≤fi(max)C.fs≥2fi(max)D.fs≤2fi(max)6．將一個(gè)時(shí)間上連續(xù)變化的模

8、擬量轉(zhuǎn)換為時(shí)間上斷續(xù)（離散）的模擬量的過(guò)程稱(chēng)為A。A.采樣B.量化