第8章-模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)換.ppt

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1、第八章模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換在實際應(yīng)用中常常需要對模擬量和數(shù)字量進行相互轉(zhuǎn)換。例如，用傳感器測得的溫度、壓力等的電壓或電流信號一般都是模擬量，如果要將這些信號送到數(shù)字計算機中去進行運算和處理，就要將測得的模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量；而計算機處理的結(jié)果仍為數(shù)字量，只有將它轉(zhuǎn)換成模擬量才能去控制原來的被控對象。將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成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將模擬量轉(zhuǎn)換成數(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ADCDAC數(shù)字計算機A/D和D/A轉(zhuǎn)換的原理框圖8.1數(shù)/模轉(zhuǎn)換器8.1.1倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器D/A轉(zhuǎn)換器是將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量

2、的裝置D/A轉(zhuǎn)換器由數(shù)碼寄存器、模擬電子開關(guān)、解碼網(wǎng)絡(luò)、求和電路和基準電壓幾部分組成。（1）R和2R兩種阻值的電阻組成多級倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)（2）運算放大器接成反相比例運算電路，用以輸出合適的模擬電壓uo。（3）UR是參考電壓；（4）D0、D1、D2、D3是待轉(zhuǎn)換的數(shù)字量（5）S0、S1、S2、S3是電子轉(zhuǎn)換開關(guān)，由輸入數(shù)字量D0、D1、D2、D3控制。如果輸入數(shù)字量為n位二進制數(shù)，則，則為倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度快，但轉(zhuǎn)換誤差較大8.1.2權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器8.1.3D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標1.分辯率指轉(zhuǎn)換器輸出模擬電壓可能被分離的數(shù)目2.比例系數(shù)誤差指實際轉(zhuǎn)換特性曲

3、線的斜率與理想特性曲線斜率的偏差。3.失調(diào)誤差由運算放大器的零點漂移引起的，其大小與輸入數(shù)字量無關(guān)4.非線性誤差指D/A轉(zhuǎn)換器的實際傳輸特性曲線和平均傳輸特性曲線之間的最大偏差5.建立時間指D/A轉(zhuǎn)換器的輸入從全“0”突變?yōu)槿?”（或從全“1”突變?yōu)槿?”）時，輸出達到與最終穩(wěn)定值相差LSB范圍內(nèi)所需要的時間，也叫做滿量程建立時間。6.傳輸延遲從數(shù)字輸入變化到模擬輸出，電流達到其最終值的90%所需的時間。7.靜態(tài)功耗8.電源電壓抑制比8.1.4集成D/A轉(zhuǎn)換器16151413121110912345678RFGNDAD7520+–++–uo16123413輸入數(shù)字量+5V141

4、5URIo1Io2AD7520AD7520單極性電壓輸出的應(yīng)用實例雙極性電壓輸出的應(yīng)用實例16151413121110912345678DAC0808DAC0808512數(shù)字量輸入+5V133?15V16+–+141524RR=5k?5k?UR5k?uo模擬量輸出0.01?FDAC0808的應(yīng)用電路8.2模/數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D轉(zhuǎn)換器的功能是將輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出。由于輸入的模擬信號在時間上是連續(xù)變化的，而輸出的數(shù)字信號是不連續(xù)的，所以轉(zhuǎn)換只能在某些瞬間對輸入進行取樣，然后將這些取樣值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。8.2.1并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器由電壓比較器、寄存器和代碼轉(zhuǎn)換器3部分組成

5、8個電阻將參考電壓UR分壓當輸入電壓，各D觸發(fā)器均被置0，Q1為1，其余觸發(fā)器被置0。8.2.2逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器天平稱重的過程順序砝碼重量比較判別砝碼是否保留18g8g<13g保留28g+4g12g<13g保留38g+4g+2g14g>13g去除48g+4g+1g13g=13g保留逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器的原理框圖順序脈沖發(fā)生器的輸出波形8.2.3A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標1.分辨率分辨率是指A/D轉(zhuǎn)換器能夠分辨最小的量化信號的能力，一般以輸出二進制數(shù)或十進制數(shù)的位數(shù)表示。2.量化誤差A(yù)/D轉(zhuǎn)換器的量化誤差是由于轉(zhuǎn)換器的有限分辨率（量化單位有限）而造成的。3.最大線性誤差（即精

6、度）指其實際傳輸特性曲線與理想傳輸特性曲線之間的最大偏差4.轉(zhuǎn)換速度完成一次轉(zhuǎn)換所需的時間8.2.4集成A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809ADC0809的結(jié)構(gòu)框圖ADC0809的外引線排列圖第八章結(jié)束