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1、第10章模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換10.1數(shù)—模轉(zhuǎn)換器10.2模―數(shù)轉(zhuǎn)換器第10章模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換本章要求1.了解數(shù)-模、模-數(shù)轉(zhuǎn)換的基本概念和轉(zhuǎn)換原理。2.了解數(shù)-模、模-數(shù)轉(zhuǎn)換常用芯片的使用方法。10.1數(shù)–模轉(zhuǎn)換器隨著數(shù)字技術(shù)，特別是信息技術(shù)的飛速發(fā)展與普及，在現(xiàn)代控制、通信及檢測等領(lǐng)域，為了提高系統(tǒng)的性能指標，對信號的處理廣泛采用了數(shù)字計算機技術(shù)。由于系統(tǒng)的實際對象往往都是一些模擬量(如溫度、壓力、位移、圖像等),要使計算機或數(shù)字儀表能識別、處理這些信號，必須首先將這些模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號；而經(jīng)計算機分析、處理后輸出的數(shù)字量也
2、往往需要將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)模擬信號才能為執(zhí)行機構(gòu)所接受。這樣，就需要一種能在模擬信號與數(shù)字信號之間起橋梁作用的電路——模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。1.定義2.轉(zhuǎn)換原理分析輸入數(shù)字量和輸出模擬電壓Uo之間的關(guān)系T型網(wǎng)絡(luò)開路時的輸出電壓UA即是反相比例運算電路的輸入電壓。反相比例運算電路T型電子網(wǎng)絡(luò)2RA+URS2S0S1S32R2R2R2Rd0d1d2d30RRR110Uo++-ARF2R0011+–2.轉(zhuǎn)換原理用戴維寧定理和疊加定理計算UAA+URS2S0S1S32R2R2R2Rd0d1d2d30RRR1102R0011最低位(LSB)最高位(MS
3、B)1000對應(yīng)二進制數(shù)為00012.轉(zhuǎn)換原理對應(yīng)二進制數(shù)為0001時，A2R2R2RRRRR等效電路如右下圖11?22?33?2R2R2R2RRRR2RURARA00?2.轉(zhuǎn)換原理對應(yīng)二進制數(shù)為0001時，等效電路如下RA同理：對應(yīng)二進制數(shù)為0010時，有同理：對應(yīng)二進制數(shù)為1000時，有同理：對應(yīng)二進制數(shù)為0100時，有AR2.轉(zhuǎn)換原理T型網(wǎng)絡(luò)開路時的輸出電壓UA，即等效電源電壓UE。等效電阻為R等效電路如右圖RAUE2.轉(zhuǎn)換原理若輸入的是n位二進制數(shù)，則2RUo++-ARF+–RUE+–A2.轉(zhuǎn)換原理若取RF=3R，則若輸入的是
4、n位二進制數(shù)，則2RUo++-ARF+–RUE+–A倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)D?A轉(zhuǎn)換器分析輸入數(shù)字量和輸出模擬電壓uo之間的關(guān)系轉(zhuǎn)換原理倒T型解碼網(wǎng)絡(luò)uo2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR.Uc=UR/2UB=UR/4UA=UR/8UD=UR即：由于解碼網(wǎng)絡(luò)的電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)匹配，則圖中各點(D、C、B、A)電位逐位減半。uo2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C1
5、10I2IR因此，每個2R支路中的電流也逐位減半。即：uo2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IRuo2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR10.1.2D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標指最小輸出電壓和最大輸出電壓之比。1.分辨率2.線性度通常用非線性誤差的大小表示D/A轉(zhuǎn)換器的線性度。把偏離理想的輸入－輸出特性的偏差與滿刻度輸出之比的百分數(shù)定義為非線性誤
6、差。3.輸出電壓(電流)的建立時間例:十位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率為從輸入數(shù)字信號起，到輸出電壓或電流到達穩(wěn)定值所需時間。有時也用輸入數(shù)字量的有效位數(shù)來表示分辨率。通常D/A轉(zhuǎn)換器的建立時間不大于1?SDAC0832是八位的D/A轉(zhuǎn)換器,即在對其輸入八位數(shù)字量后，通過外接的運算放大器，可以獲得相應(yīng)的模擬電壓值。10.1.3DAC0832D/A轉(zhuǎn)換器。1)內(nèi)部簡化電路框圖DAC0832簡化電路框圖八位寄存器輸入八位寄存器DAC八位轉(zhuǎn)換器UREFRFIout1Iout2AGNDUCCDGND&ILECSWR1WR2XFERD/AD7D0...
7、...11≥≥2)芯片管腳DAC0832管腳分布圖CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120片選信號，低電平有效寫入控制，低電平有效模擬地端D0~D7數(shù)字量輸入?yún)⒖茧妷狠斎攵薉AC0832管腳分布圖CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120數(shù)字地端反饋電阻外接端CSW
8、R1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120DAC0832管腳分布圖輸入鎖存允許信號，高電平
