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数字电子技术模数与数模转换.ppt

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数字电子技术第8章数模和模数转换简明教程PPT课件

数字电子技术第8章数模和模数转换简明教程PPT课件


送到D/A寄存器中锁存。 WR 2 有效时，必须 XFER有效。
IOUT1：电流输出引脚1。随DAC寄存器的内容线性变化，当DAC寄存器输入全为1 时，输出电流最大，DAC寄存器输入全为0时，输出电流为0。
IOUT2：电流输出引脚2，与IOUT1电流互补输出，即IOUT1+ IOUT2=常数。 连。该运算放大器是将D/A芯片电流输出转换为电压输出VOUT。
DAC0832与80C51单片机的双缓冲方式接口电路
8.3 A/D转换器
8.3.1 A/D转换的基本原理
A／D转换过程包括采样、保持、量化和编码4个步骤。 1．采样和保持 (1) 采样是将时间上连续变化的信号转换为时间上离散的信号，即把时间上连续的模 拟量转换为一系列等间隔的脉冲，脉冲的幅度取决于输入模拟量。 连续信号的采样过程如下图所示。


对于n位的权电阻网络D/A转换器，当反馈电阻为R/2时，输出电压的计算公式可写成
vO －
VREF 2
n
2
0
d 0 21 d1 2 n -2 d n -2 2 n -1 d n -1 －

VREF 2
n
Dn
vO 0 。 当输入的数字量 Dn =0时，
n 1 当 Dn =11…11时，vO － 2 n VREF 。
D/A转换器的转换时间是由其建立时间 t set 来决定的，表示从输入的数字量发生突变 开始，到输出电压进入与稳态值相差 1 LSB范围内的这段时间，如下图所示。
2
除了上述指标外，在使用D/A转换器时，还必须知道工作电源电压、输出方式、输出 值的范围和输入逻辑电平等，这些都可以在使用手册中查到。
D/A转换器的方框图如下图所示。
数模和模数转换器PPT课件

数模和模数转换器PPT课件

行A/D转换，适用于分辨率较高而转换速度适中的场合。
知识点精讲
【知识点1】DAC的分析与计算
【例1】有一个5位T型电阻DAC，已知 =10V， f =3R，输入的数字信号 4 3 2 1 0 =11010，
试求输出电压0 和最大输出电压 。
【分析】T型电阻DAC只用R和2R两种电阻，电路有两个特点:
≈ 0.001 × 50 = 0.05
知识点精讲
【例5】（2014年对口招生考试题）一个8位D/A转换器的最小电压增量为0.01V，当输入代码
为10011010时，输出电压是
A.1.28V
B.1.54V
（
C.1.45V
）
D.1.56V
【分析】最小输出电压增量是指对应于输入最小数字量的输出模拟电压值，也就是指数字量每增加一个
0 = −
=−
4
(2 4 + 23 3 + 21 1 + 20 0 )
5
2
10
(16
32
+ 8 + 0 + 2 + 0)
= −8.125
显然，当5 、4 、3 、2 、1 、0 全为1时输出电压0 最大，为
= −
10
(16 + 8 + 4 + 2 + 1)
转换器或DAC。
1.DAC的类型
（1）T型电阻DAC
电路如图10-1所示:
特点:只用R和2R两种电阻，精度容易保证，各模拟开关的电流大小相同，但在开关状态切换时
容易出现尖峰脉冲。
知识清单
（2）倒T型电阻DAC
电路如图10-2所示:
特点:各模拟开关的电流与开关状态无关，可进一步提高转换速度。
数字电子技术教学课件PPT数模和模数转换

数字电子技术教学课件PPT数模和模数转换


图7-7
25.11.2பைடு நூலகம்20
馈电阻，不含运算放大器，输出端为电流输出。
具体使用时需要外接集成运算放大器和基准
电压源。
25.11.2020
h
28
D0～D9：数据输入端 IOUT1：电流输出端1 IOUT2：电流输出端2 Rf：10KΩ反馈电阻引出端Vcc： 电源输入端
UREF：基准电压输入端 GND：地。
图8-4 AD7520外引脚图
25.11.2020
h
26
2. D/A转换器AD7520 AD7520是10位的D/A转换集成芯片，与微处理
器完全兼容。该芯片以接口简单、转换控制容易、通 用性好、性能价格比高等特点得到广泛的应用。
25.11.2020
h
27
图8-3 AD7520内部逻辑结构图
该芯片只含倒T形电阻网络、电流开关和反
25.11.2020
(a) 双缓冲器型； (b) h单缓冲器型； (c) 直通型
24
表 8-1
功能
CS ILEWR 1 X FER WR 2
说明
数据输入D7～D0 0 1
×
到寄存器
WR1=0时存入数据 WR2=1时锁定
数据有寄存器1转 送寄存器2
0
× WR2=0时存入数据
WR2=1时锁定
从输出端去模拟 量
h
21
CS ： 片选信号， 输入低电平有效。 ILE： 输入锁存允许信号， 输入高电平有效。 WR 1 ： 输入数据选通信号， 输入低电平有效。 WR 2 ： 数据传送选通信号， 输入低电平有效。
X FER ： 数据传送控制信号， 输入低电平有效。 D0～D7：八位输入数据信号。 IOUT1：DAC输出电流1。此输出信号一般作为运算放 大器的一个差分输入信号（一般接反相端）。
《模数数模转换》课件

《模数数模转换》课件

详细描述
随着便携式设备和物联网设备的普及，低功耗的模数数模转换器成为研究的重点 。同时，低成本也是推动模数数模转换器广泛应用的关键因素之一。
集成化和智能化
总结词
集成化和智能化是模数数模转换器的未 来发展趋势，将为其带来更多的应用场 景。
VS
详细描述
集成化能够减小模数数模转换器的体积和 重量，便于集成到各种设备中。智能化则 能够提高模数数模转换器的自适应能力和 智能化水平，使其更好地适应各种复杂的 应用场景。
减小量化误差的方法包括增加量化级别和使用更 小的步长。
量化误差可以通过采用适当的量化方法和技术来 减小，例如使用非均匀量化或噪声成形技术。
分辨率和精度
01
分辨率是指数模转换器能够分辨的最小电压变化量，通常以位 数表示。
02
精度是指数模转换器的实际输出电压与理想输出电压之间的最
大偏差。
提高分辨率和精度的方法包括使用高精度的元件和电路设计，
流水线型ADC
将模拟信号转换为数字信号的过程中 ，采用多级流水线的方式进行，具有 高分辨率和高速的特性。
插值型ADC
通过插值算法提高转换精度，适用于 高精度的应用场景。
ADC的工作原理
采样
编码
将模拟信号转换为时间离散的信号。
将幅度离散的信号转换为数字信号。
量化
将时间离散的信号转换为幅度离散的 信号。
电流输出型
输出电流与数字输入量呈线性关系，适用于需要电流输出的场合。
电阻输出型
输出电阻与数字输入量呈线性关系，适用于需要电阻输出
权电阻型
通过改变权电阻的阻值来 模拟数字输入量的大小。
权电流型
通过改变权电流源的电流 值来模拟数字输入量的大 小。
数模和模数转换PPT课件

数模和模数转换PPT课件

第29页/共64页
2、量化和编码 由于输入电压的幅值是连续变化的，它的幅值不一定是其量化单位的整倍
数，所以量化过程会引入误差，这种误差叫量化误差。
量化后的信号只是一个幅值离散的信号，为了对量化后的信号进行处理， 还应该把量化的结果用二进制代码或其它形式表示出来，这个过程就叫做编码。
量化的方法一般有两种：只舍不入法和有舍有入法。
把模拟量转化为数字量的过程称为模-数转换，把相应的转换器件称为模-数转 换器（Analog-Digital Converter，简称A/D转换器或ADC ）。
把数字量转化为模拟量的过程称为数-模转换， 把相应的转换器件称为数-模转 换器（Digital-Analog Converter，简称D/A转换器或DAC ）
克，秤量步骤：
顺序 1 2 3 4
砝码重 8g 8g+4 g 8g+4g+2g 8g+4g+1g
比较判断 8g < 13g
保留
12g < 13g
保留
14g > 13g 撤去
13g ＝13g
保留
第38页/共64页
逐次渐近型A/D转换器的基本工作原理是： a. 控制电路首先把寄存器的最高位置1， 其它各位置0。
第25页/共64页
(2) 转换误差 偏移误差：数字输入代码全为0时， D/A转换器的输出电压与理想输出电 压0V之差。
增益误差： 为数字输入代码由全0变 全1时，输出电压变化量与理想输出 电压变化量之差。
第26页/共64页
非线性误差：为D/A转换器实际输出电 压值与理想输出电压值之间偏差的最大 值。
第30页/共64页
0~0.7V的模拟信号转化为3位二进制数码的量化过程
数字电子数电11数-模和模-数转换PPT课件

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02 数-模转换器（DAC）
DAC工作原理
数字信号输入
将二进制数字信号输入到DAC中。
权重电压选择
根据数字信号的每一位，选择相应 的权重电压。
模拟信号输出
将权重电压相加，输出模拟信号。
DAC的分类
01
02
03
并行DAC
具有多个模拟开关，能够 同时输出多个权重电压， 转换速度快，但电路复杂。
串行DAC
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
控制系统
在控制系统中，ADC用于将 模拟传感器信号转换为数字信 号，便于控制系统分析和控制
。
04 数-模和模-数转换器的比 较
性能比较
精度
数-模转换器的精度通常高于模-数转换器，因为模-数转换器在将 模拟信号转换为数字信号时可能会引入量化误差。
速度
模-数转换器的转换速度通常更快，适用于需要高速数据采集和处 理的场景。
逐位输出模拟信号，电路 简单，但转换速度较慢。
权电阻DAC
通过改变权电阻的阻值来 实现模拟信号输出，精度 高，但温度稳定性较差。
DAC的应用
音频信号处理
用于将数字音频信号转换 为模拟音频信号，实现音 频播放。
控制系统
用于将数字控制信号转换 为模拟控制信号，实现模 拟控制。
仪器仪表
用于将数字测量数据转换 为模拟信号，实现模拟显 示。
功耗
数-模转换器的功耗相对较高，因为它们需要更多的计算和比较操 作。
应用场景比较
数-模转换器
适用于需要将数字信号转换为模 拟信号的场景，如音频播放、视 频显示等。
模-数转换器
适用于需要将模拟信号转换为数 字信号的场景，如数据采集、信 号处理、控制系统等。
《数字电子技术》课件——第八章 数模和模数转换

《数字电子技术》课件——第八章 数模和模数转换


d2
22
d1 21
d0
20
)
VREF 24
D
8.2.2 倒T形电阻网络D/A转换器
VO
Ri
R VREF R
1 24
(d3 23
d2 22
d1 21
d0 20 )
VREF 24
D
对n位输入时，应有
VO
Ri
R VREF R
1 2n
(dn1 2n1
dn2 2n2
d1 21
d0 20 )
VREF 2n
第6页
8.2
8.2.1 权电阻网络D/A转换器 8.2.2 倒T形电阻网络D/A转换器
8.2.1 权电阻网络D/A转换器
求和放大器 权电阻网络
模拟开关
权电流：Ii VREF Ri I0 VREF 23 R I1 VREF 22 R I2 VREF 21 R I3 VREF 20 R
第7页
S3 ~ S0受数字d3 ~ d0控制
di 0时，Ii 0
di
1时，I
流向
i
点
8.2.1 权电阻网络D/A转换器
权电阻网络D/A转ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ器的优缺点：
• 1. 优点：简单 • 2. 缺点：电阻值相差大，
难于保证精度，且大电 阻不宜于集成在IC内部
输出电压：VO RF i
RF ( I3 I2 I1 I0 )
RF
R 2
RF
(VREF R
d3
VREF 2R
d2
VREF 22 R
d1
VREF 23 R
d0 )
VREF 24
(23 d3
22d2
21d1 20 d0 )
数字电路：数模及模数转换器PPT

数字电路：数模及模数转换器PPT

16
乘法型D/A转换器
3.典型的集成乘法型D/A转换器——DAC0832
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
ILE
＆
VREF
输 入 锁 存 器
LE1
D/A 锁 存 器
D/A 转 换 器
I O1 I O2 Rfb Rfb
CS WR1 AGND D3
D2 D1 D0
20 1 19 2 3 18 4 17 DAC 5 16 0832 6 15 7 14 8 13 9 12 10 11
31
A/D转换器
（2）将连续的模拟电压近似成分散的量化电平 方式一：只舍不入量化方式（截断量化方式） 如果0V≤vI<1/8V 则量化为0=0V； 1/8V≤vI<2/8V 则量化为1=1/8V； …… 7/8V≤vI≤1V 则量化为7=7/8V。
经量化后的信号幅值均为的整数倍，在量化过程中会 产生误差，称为量化误差。最大量化误差=1/8V。
vO
0 1 2 3 4 5 6 7 V V V V V V V V
D/A转换器的传输特性
vO /V
7 6 5 4 3 2 1 0
001 010 011 100 101 110 111
Dn
7
权电阻型D/A转换器
1.电路结构及工作原理 电阻网络
i
Rf R / 2
A +
I/V变换 电路
vO
参考 S3 电压
13
倒T型电阻网络D/A转换器
2.工作原理（续）
i I 3 D3 I 2 D2 I1 D1 I 0 D0
I REF I I I D3 REF D2 REF D1 REF D0 2 4 8 16 V 3 2 1 0 REF D 2 D 2 D 2 D 2 3 2 1 0 4 2 R
数字电子技术基础-第10章数-模转换与模-数转换.ppt

数字电子技术基础-第10章数-模转换与模-数转换.ppt


第10章 数-模转换和模-数转换
10.2 D/A转换器（DAC）
10.2.1 D/A
D/A转换器是将输入的二进制数字信号转换成模拟信号， 以电压或电流的形式输出。因此，D/A转换器可以看作是一 个译码器。一般常用的线性D/A转换器，其输出模拟电压U 和输入数字量D之间成正比关系，即U=KD，式中K为常数。
I
Dn1
I 21
Dn1
I 22
D1
I 2n1
D0
I 2n
I 2n
(Dn12n1
Dn22n2
D121
D020)
I 2n
n1
Di 2i
i0
第10章 数-模转换和模-数转换
运算放大器的输出电压为
UIRf I2R nf n i 0 1Di2i
若Rf=R，并将I=UR/R代入上式， 则有
UU2nR
第10章 数-模转换和模-数转换
2. 转换精度是实际输出值与理论计算值之差，这种差值， 由转换过程各种误差引起, 主要指静态误差，它包括： ① 非线性误差。它是电子开关导通的电压降和电阻网 络电阻值偏差产生的，常用满刻度的百分数来表示。 ② 比例系数误差。它是参考电压UR的偏离而引起的误 差，因UR是比例系数， 故称之为比例系数误差。当ΔUR一 定时，比例系数误差如图 10 - 4 中的虚线所示。
运算放大器的输出电压为
URfI2 Rnf U 1R Rn i 01Di2i
若Rf=1/2R，代入上式后则得
U2 R n f U 1R Rn i 0 1D i2iU 2n Rn i 0 1D i2i
第10章 数-模转换和模-数转换
从上式可见，输出模拟电压U的大小与输入二进制数 的大小成正比，实现了数字量到模拟量的转换。
《数模和模数转换》课件

《数模和模数转换》课件


量化
将采样得到的样值进行量 化处理，将连续的模拟量 转化为离散的数字量。
编码
将量化后的数字量转换成 二进制或多进制的数字代 码。
ADC的分类
逐次逼近型ADC
逐次逼近型ADC采用逐次比较的 方法，将输入模拟信号与内部参 考电压进行比较，逐步逼近输入 信号的电压值。
并行比较型ADC
并行比较型ADC采用多个比较器 ，将输入模拟信号与多个参考电 压进行比较，以得到输入信号的 数字代码。
此外，新型封装技术的采用也将有助于减小转换器的尺寸。例如 ，采用球栅阵列封装(BGA)和晶片级封装(WLP)等新型封装技术 ，可以减小封装体积并提高集成度。
PART 05
总结
数模和模数转换的重要性和应用领域
01
重要性和应用领域
数模和模数转换是数字信号处理中的关键技术，广泛应用于通信、雷达
、音频处理、图像处理等领域。通过数模和模数转换，可以实现信号的
2023-2026
END
THANKS
感谢观看
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REPORTING
2023-2026
ONE
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《数模和模数转换》 PPT课件
REPORTING
CATALOGUE
目 录
• 数模转换器（DAC） • 模数转换器（ADC） • 数模和模数转换的应用 • 数模和模数转换的未来发展 • 总结
PART 01
数模转换器（DAC）
DAC工作原理
数字信号输入
将数字信号输入到DAC中。
PART 03
数模和模数转换的应用
音频处理
数字音频播放
将模拟音频信号转换为数字信号，通 过数字音频播放器进行播放，可以实 现更高质量的音频输出。
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换参数
9.1.2 A/D转换基本原理 ★ A/D转换原理
基础知识
A/D转换——将模拟信号变换为数字信号
若参考量为R， 则 D≈A/R
?
9.1.2 A/D转换基本原理 ★ A/D转换原理
基础知识
量化单位
9.1.2 A/D转换基本原理 ★ A/D转换原理
基础知识
9.1.2 A/D转换基本原理 ★ A/D转换原理
基础知识
量化误差——因mmin 不能是无 穷小而带来的误差。量化误差是不 可消除的。
9.1.2 A/D转换基本原理 ★ A/D转换原理
？问题？
采用了A/D转换器，会不会使 整个系统处理数据的精度降低 ？
9.1.2 A/D转换基本原理 ★ A/D转换参数
基础知识
●分辨力与分辨率
9.1.2 A/D转换基本原理 ★ A/D转换参数
9.1.1 D/A转换基本原理 ★ D/A转换参数
基础知识
●分辨力——D/A转换器分辨模拟量最小 值的能力，也就是最低位LSB所代表的模拟量。
●分辨率——D/A转换器的位数。D/A转换 器分辨最小模拟量的能力也就越强。
分辨力与分辨率是统一的，有的材料对二 者不加区分。
9.1.1 D/A转换基本原理 ★ D/A转换参数
No_360S D-A转换器 八路13位数模转换器MAX547 图象处理DAC
9.3 A/D转换器
9.3.1 并行比较型A/D转换器 9.3.2 串行比较型A/D转换器 9.3.3 并-串比较型A/D转换器 9.3.4 逐次比较型A/D转换器 9.3.5 双积分型A/D转换器 9.3.6 A/D转换器产品举例
·采用R-2R电阻网络
工程应用 9.2.3 集成D/A转换器及其应用
应用基础
9.2.3 集成D/A转换器及其应用
0832——与μP兼容的8bitDAC
·采用CMOS和薄膜Si-Cr电阻相容工艺，温漂低 ·具有二级数字输入缓冲锁存器，可与数据μP数据
总线直接相连，无需另接锁存器 ·属乘法D/A转换器——可工作于四个象限 ·与TTL电平兼容
9.1.0 学习要求与学习重点 ★ 本章学习要求
·掌握D/A 、A/D转换的基本原理 ·掌握各种D/A 、A/D转换器的工作原理； ·掌握几种集成D/A、A/D转换器的应用； ·能够估计D/A、A/D转换器的误差。
Email me please if you have any questions: win_d@
基础知识
9.1.1 D/A转换基本原理
基础知识
★ D/A转换原理
A=DR
D=a12－1+a22－2+…+an2－n
A=DR= ( a12 n－1+a22 n－2+…+an2 0)
A=DR=
( D n－12 n－1+ D n－22 n－2+…+ D 02 0)
量化单位——D的一个最低有效 位（LSB）
设 max{A}=R 则 0≤D≤1 D是一个不大于1的n进制数。
本课程中，D是二进制数： D=a12－1+a22－2+…+an2－n , ai∈(0, 1)
9.1.1 D/A转换基本原理 ★ D/A转换原理
基础知识
可用一个参考电压VREF作模拟参考量。
9.1.1 D/A转换基本原理 ★ D/A转换原理
应用基础
●满量程——D/A转换器可输出模拟量的最 大值。
(2 n－1)VREF
通常用2 nVREF指代满量程——标称满量程。
9.1.1 D/A转换基本原理 ★ D/A转换参数
应用基础
●精度
一般以满量程相对误差来说明D/A转换器 的精度 ：
ΔUmax——最大绝对误差
9.1.2 A/D转换基本原理
基础知识
9.2.1 权电阻型D/A转换器
基础知识
9.2.1 权电阻型D/A转换器
基础知识
uo=－I Rf
基础知识 9.2.2 R-2R网络型D/A转换器
应用基础 9.2.3 集成D/A转换器及其应用
7520——典型10bit DAC
·采用CMOS电子开关 ·与TTL电平兼容 ·电源电压范围：5～15V
9.1.0 学习要求与学习重点
★ 本章学习重点
·D/A 、A/D转换原理 ·D/A 、A/D转换器的设计思路和工作原理 ·集成D/A 、A/D转换器的应用
9.1.1 D/A转换基本原理
基础知识
★ D/A转换原理 ★ D/A转换参数
9.1.1 D/A转换基本原理 ★ D/A转换原理
基础知识
若要D→A，须有一个模拟参考量R ，使得 A=DR
引入 单片机仿真头
引入
Analog
Digital
“翻译”
电子设计竞赛赛题……
引入
“翻译”
Digital
Analog
CH9 D/A转换器 和A/D转换器
New！
9.1 总论 9.2 D/A转换器 9.3 A/D转换器 9.4 D/A和A/D转换器综合应用
9.1 本章总论
New！
9.1.0 学习要求与学习重点 9.1.1 D/A转换基本原理 9.1.2 A/D转换基本原理
●量化误差
基础知识
9.1.2 A/D转换基本原理 ★ A/D转换参数
●精度 γ±nLSB
基础知识
γ——满量程相对误差 nLSB——量化带来的误差
A/D转换器的精度不仅仅取决于量化误 差，而是由多种因素决定的。如某A/D转换 器的精度为±0.5%±1LSB。±1LSB称为一 个字误差，通常即为量化误差误差。
·数字地与模拟地可分开，使用灵活
应用基础
9.2.3 集成D/A转换器及其应用
MAX5013——新产品12bit高速DAC
·工作速率达100MHZ ·建立时间仅13ns ·内含主-从式锁存器 ·电源电压+5V或-5.2V
·与TTL和ECL电导兼容
工程应用 9.2.3 集成D/A转换器及其应用
扩充知识 9.2.3 集成D/A转换器及其应用
New！
Content:Ch9 ADC and DAC\9.3 ADC\…
9.1.2 A/D转换基本原理 ★ A/D转换参数
基础知识
●线性
9.1.2 A/D转换基本原理 ★ A/D转换参数
基础知识
●转换时间——完成一次转换所用的时间
9.1.2 A/D转换基本原理 ★ A/D转换参数
●转换速率——每秒转换的次数
基础知识
9.2 D/A转换器
New！
9.2.1 权电阻型D/A转换器 9.2.2 R-2R网络型D/A转换器 9.2.3 集成D/A转换器及其应用