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1、第7章模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換7.1D/A轉(zhuǎn)換器7.2A/D轉(zhuǎn)換器第7章模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換本章要求1.了解D/A、A/D轉(zhuǎn)換的基本概念和轉(zhuǎn)換原理;2.了解D/A、A/D轉(zhuǎn)換常用芯片的使用方法。模?數(shù)與數(shù)?模轉(zhuǎn)換器是計算機(jī)與外部設(shè)備的重要接口,也是數(shù)字測量和數(shù)字控制系統(tǒng)的重要部件。將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的裝置稱為模?數(shù)轉(zhuǎn)換器(簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC)；傳感器模擬控制模擬信號數(shù)字計算機(jī)數(shù)字控制數(shù)字信號ADCDAC將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量的裝置稱為數(shù)?模轉(zhuǎn)換器(簡稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC)7.1D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)–模轉(zhuǎn)換
2、（D/A轉(zhuǎn)換器）的基本思想：由于構(gòu)成數(shù)字代碼的每一位都有一定的“權(quán)”，因此為了將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量，就必須將每一位代碼按其“權(quán)”轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后再將代表各位的模擬量相加即可得到與該數(shù)字量成正比的模擬量，這就是構(gòu)成D/A轉(zhuǎn)換器的基本思想。7.1.1D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換特性n位二進(jìn)制數(shù)X（Xn-1、Xn-2、…X1、X0）定義其最低位（LSB）X0和最高位（MSB）Xn-1的權(quán)分別為20和2n-1,則有:D/A轉(zhuǎn)換器的輸出應(yīng)是與輸入數(shù)字量成正比的模擬電流模擬電壓或7.1.2權(quán)電阻求和網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器放
3、大器總的輸入電流為n位的權(quán)電阻D/A轉(zhuǎn)換器若反饋電阻為0～輸出電壓的變化范圍1.電路7.1.3R-2RT型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器由數(shù)個相同的電路環(huán)節(jié)構(gòu)成，每個電路環(huán)節(jié)有兩個電阻和一個模擬開關(guān)。參考電壓存放四位二進(jìn)制數(shù)最低位(LSB)最高位(MSB)模擬開關(guān)UO+–2RA+URS2S0S1S32R2R2R2Rd0d1d2d30RRR110++-ARF2R0011數(shù)碼寄存器Q0Q1Q2Q31.電路7.1.3R-2RT型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器參考電壓最低位(LSB)最高位(MSB)各位的數(shù)碼控制相應(yīng)位的模擬開關(guān)，
4、數(shù)碼為“1”時，開關(guān)接電源UR；為0時接“地”。模擬開關(guān)UO+–2RA+URS2S0S1S32R2R2R2Rd0d1d2d30RRR110++-ARF2R0011數(shù)碼寄存器Q0Q1Q2Q3存放四位二進(jìn)制數(shù)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(yùn)算電路的輸入電壓。反相比例運(yùn)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+URS2S
5、0S1S32R2R2R2Rd0d1d2d30RRR1102R0011最低位(LSB)最高位(MSB)1000對應(yīng)二進(jìn)制數(shù)為00012.轉(zhuǎn)換原理對應(yīng)二進(jìn)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(jìn)制數(shù)為0001時，等效電路如下RA同理：對應(yīng)二進(jìn)制數(shù)為0010時，有同理：對應(yīng)二進(jìn)制數(shù)為1000時，有同理：對應(yīng)二進(jìn)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
6、如右圖RAUE2.轉(zhuǎn)換原理若輸入的是n位二進(jìn)制數(shù)，則2RUO++-ARF+–RUE+–A2.轉(zhuǎn)換原理若取RF=3R，則若輸入的是n位二進(jìn)制數(shù)，則2RUO++-ARF+–RUE+–A7.1.4R-2R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
7、參數(shù)匹配，則圖中各點(diǎn)(D、C、B、A)電位逐位減半。UO2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR因此，每個2R支路中的電流也逐位減半。即：UO2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IRUO2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR
8、DAC0832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(yùn)算放大器，可以獲得相應(yīng)的模擬電壓值。7.1.5集成D/A轉(zhuǎn)換器簡介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......11≥≥2)芯片管腳DAC0832管腳分布圖CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCC
