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第八章-数模和模数转换器PPT课件

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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》课件

《数模和模数转换器》课件
2 产品手册和技术资料
提供相关厂家的产品手册和技术资料的参考文献。
类型及应用场景
探索模数转换器的各种类型以及它们在不同应用领 域中的应用情况。
数模和模数转换器的比较
1
异同对比
比较数模和模数转换器在原理、功能和
选择原则
2
应用方面的相同点和不同点。
研究选择数模和模数转换器时需要考虑 的因素和决策原则。
数模和模数转换器在实际应用中的案 例分析
音频应用
探讨数模和模数转换器在音频方面应用的典型案例，如音乐制作和音频设备中的应用。
视Hale Waihona Puke 应用探索数模和模数转换器在视频处理和图像采集方面的重要性和实际应用案例。
传感器应用
研究数模和模数转换器在传感器技术中的关键作用，如温度、压力和光传感器。
结论
总结数模和模数转换器在现代电子领域中的重要性，并展望其未来发展的趋势。
参考文献
1 专业书籍、期刊论文、技术文献
列举与该主题相关的专业书籍、期刊论文、技术文献等的参考文献。
《数模和模数转换器》 PPT课件
# 数模和模数转换器 PPT课件大纲
介绍
数模和模数转换器将数字信号转换为模拟信号，或将模拟信号转换为数字信 号。探讨其定义、重要性、和应用领域。
数模转换器
二进制数和模拟信号的转换
深入了解数字信号如何通过数模转换器转化为 连续的模拟信号。
DAC芯片
介绍数模转换器所常用的数字模拟转换芯片 （DAC芯片）。
工作原理
解释数模转换器如何工作，并探讨其基本原理。
类型及应用场景
探索数模转换器的不同类型以及其在各个应用 领域中的使用情况。
模数转换器
模拟信号和二进制数的转换

第8章模数及数模转换

第8章模数及数模转换

D0
…
D/A 转换器
V(或I)
8.2 D/A转换器
❖ 8.2.1 权电阻网络D/A转换器
❖ 图是4位权电阻网络D/A转换器的原理图，由模拟电子开关阵列、权电阻网络、
运算放大器和基准参考电压源组成。
D3
D2
D1
D0
VREF
数字寄存器
Ｓ3
Ｓ2
Ｓ1
Ｓ0
RF
R
2R
4R
8R
—
V
＋
8.2 D/A转换器
❖ (1)数码寄存器：在锁存指令控制下，将输入数字量D3～D0存入寄存器中，使得 在一次完整的转换过程中输入的数字量保持稳定。
8.3 A/D转换器
❖ 8.3.1 A/D转换的基本原理
❖ A/D转换的功能就是将模拟信号转换为对应的数字信号。通常要求这种转换是线 性的，使得每次转换产生的若干位数字量可以真实地反映当前模拟量的大小。
采样
保持
量化
编码
Vi
S
Vs
Vo
C
S (t) ( a)
8.3 A/D转换器
❖ 通常采样和保持是由采样保持电路来实现的，
❖ 当第三个CP脉冲到达后，节拍脉冲CP2的下降沿使JK触发器FF1的输出Q1为0， FF0被直接置为l，Q2Q1Q0=D2D1D0=101，3位D/A转换器输出的比较电压为 VR=5V，此时因Vi>VR，故比较器输出仍为CO =l，各JK触发器的J=1，K=0。
8.2 D/A转换器
❖ 8.2.3 权电流型D/A转换器
❖ 上述两种D/C转换器都是利用电子开关将基准电压接到电阻网络中去，由于电子 开关存在导通电阻和导通压降，而且其值也各不相同，不可避免会引起转换误差； 而权电流型D/A转换器是将一系列的电流源通过控制开关引导到负载上，可以很 好地克服上述两种D/C转换器存在的缺陷。

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

数模与模数转换器PPT课件

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I
＜
10
16VREF
190//1166VVRREEFF
vI
vO
D0
3． 逻辑电路
D/A 转换器
D1
D2
01 vC
0
R Q0
C1 S
FF0
01
10
0
01
Q1
R 1D
10
C1
S
FF1
10
R
Q 2 1D 10
C1 S
FF2
0
Q3
R 1D
10
C1
S
FF3
VREF D3
D3（ MSB）
1
D2
D1
D0 （ LSB）
（2）转换速率（SR）——在大信号工作状态下模拟电压的变化率。 3. 温度系数——在输入一定时，输出模拟电压随温度变化产生的变化量。一般
用满刻度输出条件下温度每升高1℃，输出电压变化的百分数来表示。
9.2 A/D转换器
一．A/D转换的一般步骤和取样定理
由于输入的模拟信号在时间上是连续量，所以一般的A/D转换过程为： 取样、保持、量化和编码。
R-2R倒T形电阻网络
基准电流: I=VREF/R，
分析计算： 基准电流: I=VREF/R，
流过各开关支路（从右到左）的电流分别为 I/2、I/4、I/8、I/16。
总电流：
i
VREF R
(
D0 24
D1 23
D2 22
D3 21
)
VREF 24 R
3 i0
( Di
2i )
输出电压：
vO
D/A 转换器
D1
D2
1 vC
01

8 数模与模数转换PPT课件

8 数模与模数转换PPT课件

1 210 1
n=11的DAC分辨率=
1 211 1
22
(2) 转换误差一般是指输入端加满刻度的数字量时， DAC输出电压的理论值与实际值之差。转换误差 一例般如应，低某于控制系统12中。U有LSB一D/A转换器，如果系统要求该 D/A转换器的转换误差（相对误差）小于0.25%，试问 应选择多少位的D/A/转换器？
31
+Ui
-UREF
S1 R
vS1
S2
C
﹣ +A
vo<0，vc=1 vo≥0，vc=0 vo﹣+C vc
第一次积分：（定时积分）:转换开始(t=0)时， 电子开关S1接通模拟输入信号电压US1=Ui，积 分器开始对输入的Ui进行积分
32
第二次积分：（定值积分）:开关S1接到-UREF，积分器开 始反向积分
14
0
R
2R 2R
1
R
2R
RF
… n-2
R
2R
n-1 2R
2R
+
Uo
S0
○○
UR
○ S1
○○
…
○Sn-2
○○
○Sn-1
○○
d0
d1
dn-2
dn-1
Un1=(U 3R)(1 2)n1n i= 0 1di2i
运算放大器的输出为：
U O=2 R R FU n1=3 R R FU 2n Rn i= 0 1di2i
●
N●
20R
Sn-1
–
RF
A
+
●
Uo
UR ●
●
●
●
●
●
●

数字电子技术课件 第8章_数模和模数转换器


2.转换速度
（1）建立时间tset 在输入数字量各位由全0变为全
1，或由全1变为全0，输出电压达到 某一规定值（例如最小值取LSB或 满度值的0.01%）所需要的时间
（2）转换速率SR
D/A转换器建立时间
在大信号工作时，即输入数字量的各位由全0变为全1，或由 全1变为0时，输出电压的变化率。这个参数与运算放大器的 压摆率类似。
IOUT2 +
VREF
D0
D1
D2
D3 D4
AD7520
D5 Ⅱ
D6
D7
D8
D9
RF
IOUT1 –
IOUT2 +
uO1 uO2
Q0 Q9
CP
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8
10 位可逆计数器 加/减
计数脉冲
加减控制 电路
v0
VREF 2n
•
Rf R
n1
[ (Di
i0
• 2i )]
v01
VREF 210
•
9 i0
Di
•
2i
9
2
Di
•
2i
v02
VREF
i0
210
8.3 A/D转换器
8.3.1 A/D转换的一般过程 8.3.2 并行比较型A/D转换器 8.3.3 逐次逼近型A/D转换器 8.3.4 双积分型A/D转换器 8.3.5 A/D转换器的主要参数
8.3 A/D转换器
根据虚断有: v / R I
I
OUT 1
V
O
REF
vI
/
R u
vO (D0 20
D1 21
...D9 29 )

数模与模数转换 课件

＊9
DC
BA
D′ C′
二、工作原理：
B′ A′
1、根据运放A线性运用时的虚短（现为虚地）法则， 无论Si打向何处，与之相连的2R电阻均接“地”；即流 经2R电阻的电流与Si的位置无关。
2、则从D、C、B、A向左看的二端网络的等效电阻 均为R。
则，从基准电压源提供的总电流I=VREF/R； ＊ 10
–VEE
电压恒定
R
R
R
O
= iRf
=
Rf VREF 24R1
(D3
23
+
D2
22
+
D1
21
+
D0
20 )
多发射极
三极管＊ 19
8.2.5 D/A转换器的输出方式
一、单极性输出:
若输入二进制数的每一位都是数字位，即均为正 数，输出模拟电压为0V~±满度值。
则，选择不同的电路形式或不同的参考电压极性 即可实现。
运放A2组成反相求和电路,
3、双极性输出的D/A转换器电路:
(补码)NB
2R1
D7 D6 D5……. D0
• 8位倒T型电阻 VREF 网络D/A
i∑ Rf=R
•
－
+
A1
v1• R1
R1
•
－
A2 +
•vo
＊ 26
vo
=
−v1
−
1 2
VREF
=
−(−
NB
+ 2n−1 2n
VREF )
−
VREF 2
=
D
C
BA
D′ C′
B′ A′
3、流入每个2R电阻的电流从高位到低位按2的整数倍递减。 即：流入各开关支路的电流（从右至左）分别为I/2、 I/4 、 I/8 、 I/16 。

数模与模数转换器介绍课件


功耗：数模转换器功耗低，模数转换器功耗高
精度：数模转换器精度高，模数转换器精度低
成本：数模转换器成本高，模数转换器换器：用于将数字信号转换为模拟信号，如音频、视频等信号处理领域。
2
模数转换器：用于将模拟信号转换为数字信号，如传感器、测量仪器等数据采集领域。
3
数模与模数转换器：用于实现信号的混合处理，如通信、控制系统等复杂信号处理领域。
数模与模数转换器介绍课件
演讲人
目录
数模转换器
01
模数转换器
02
数模与模数转换器的比较
03
数模与模数转换器的设计
04
1
数模转换器
基本原理
数模转换器是将数字信号转换为模拟信号的设备
基本原理是通过对数字信号进行采样、量化和编码，生成模拟信号
采样是将连续的时间信号离散化，量化是将离散的信号值量化为有限个离散值，编码是将量化后的信号值转换为模拟信号
4
更小体积：随着集成电路技术的进步，数模与模数转换器在减小体积方面不断取得突破，以满足便携式设备的需求。
4
数模与模数转换器的设计
设计原则
01
精度：保证转换的准确性和精度
02
速度：满足系统实时性要求
03
功耗：降低功耗，提高能源效率
04
成本：在保证性能的前提下，降低成本
设计方法
01
确定转换器的类型和参数
4
数模与模数转换器：用于实现信号的实时处理，如音频、视频等实时信号处理领域。
发展趋势
1
更高精度：随着技术的进步，数模与模数转换器的精度不断提高，以满足更高要求的应用需求。
2
更低功耗：随着节能环保理念的普及，数模与模数转换器在降低功耗方面不断取得突破，以满足便携式设备的需求。

《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
KEEP VIEW
《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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Digital - Analog Converter，简称 D / A 转换器。
常见 权电阻网络 D / A转换器 权电流网络 D / A转换器
D/A 转换器
倒 T 形电阻网络 D / A转换器
模数转换是把模拟量转换为数字量的过程。
实现模数转换的电路称模数转换器。
Analog - Digital Converter，简称 A / D 转换器。
(3)当输入数字量 D3D2D1D0=1111 时，输出电压的值。
解： uO
-
- 10 24
(0
23
0
22
0
21
1
20)
0.625 V
uO
-
- 10 24
(1
23
0
22
0
21
1
20)
5.625 V
uO
-
- 10 24
(1
23
1
22
1
21
1
20)
9.375 V
第 8 章 数模和模数转换器
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8.2.2 R-2R 倒 T 形电阻网络 D/A转换器
一、 电路组成
模拟开关 D0
D1
D2
D3 iΣ
倒T型 电阻网络
0
10 S0
10 S1
10 S2
1 S3
RF
-
△
∞ +
+
uO
2R 2R I0 2R I12R I22R I3
R
R
R
I0
I1
I2
I3
I
VREF
电流电压 转换电路 (简称 I/U 转换电路)
D节点向左看去，
VREF
各节点对地的等效 电阻均为 R。
因此，由 VREF 流出的总电流 I 是固定不变的，其值为 位I =到V低RRE位F 的，电并流且分每别经为过：一I3个=节I2点、，I2电=流I4被、分I1 流= 一I8 半、I，0 =从1I6数。字量高
故流入求和运算放大器输入端的总电流 iΣ为
数模转换的基本原理
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n 位二 进制数
输入
…
Dn-1 Dn-2
D1 D0
D/A 转换器
uO 模拟电压输出
输入数字量 D = (Dn-1 Dn-2 D1 D0 ) 2 = Dn-1 2n-1 + Dn-2 2n-2 + + D1 21 + D0 20
输出模拟电压 uO 应正比于输入数字量的大小，即： uO = KD = K(Dn-1 2n-1 + Dn-2 2n-2 + + D1 21 + D0 20 )
21D1+
20D0
)
由于 iΣ= - i F ，故运算放大器的输出电压 uO为
uO= iF RF= -iΣRF
=
-RF
VREF 23R
(
23D3+
22D2+
21D1+
20D0
)
输出电压正 比于输入二进制
对于 n 位权电阻 D / A 转换器，则有
数，从而实现数
uO= -iΣRF
模转换。
=
-RF
VREF 2n-1R
第 8 章 数模和模数转换器
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二、 工作原理
当电子开关 S0 ~ S3 都接 1 端时，流入求和运算放大器输入 端的总电流 iΣ为
iΣ= I3+ I2+ I1+ I0
=
VREF 20R
D3+
VREF 21R
D2+
VREF 22R
D1+
VREF 23R
D0
=
VREF 23R
(
23D3+
22D2+
I
I
I
I
iΣ = 2 D3+ 4 D2+ 8 D1+ 16 D0
I = 24 ( 23D3+ 22D2+ 21D1+ 20D0 )
=
比例系数 K 是与电路结构有关的常数。也是输入数 字量最低位 D0 = 1、其余各位均为 0 时的模拟输出电压。
可见，uO ∝ D，uO 的大小反映了数字量 D 的大小。
第 8 章 数模和模数转换器
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8.2.1 权电阻网络 D / A 转换器
一、 电路组成
权电阻网络
I0
I1
I2
23R 22R 21R
S0S1S2 Nhomakorabea1 01 0 1
I3 20R
S3 01
RF iF
iΣ A
-
△
∞ +
+
+
u-O
0
D0
D1
(LSB)
D2 D3 (MSB)
VREF 模拟开关
求和运算 放大器
模拟开关 Si 受各位输入数字量控制，当 Di =1 时，开关 Si 接到 1 端，电阻 Ri 与基准电压VREF相连；当 Di =0 时，开 关 Si 则接到 0 端，电阻 Ri 接地。
(
2n-1 Dn-1+
2n-2Dn-2+…+
21D1+
20D0 )
第 8 章 数模和模数转换器
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如图所示权电阻网络D/A转换器中，设 n=4，VREF=-10v， RF=R/2，试求：
(1)当输入数字量 D3D2D1D0=0001 时，输出电压的值；
(2)当输入数字量 D3D2D1D0=1001 时，输出电压的值；
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三、权电阻网络 D / A 转换器的优缺点
权电阻 D/A 转换器的优点是电路简单，转换速 度也比较快；它的缺点是各个电阻的阻值相差很大， 而且随着输入二进制代码位数的增多，电阻的差值也 随之增加，难以保证电阻精度的要求，这给电路的转 换精度带来很大影响，也不利于集成化。
第 8 章 数模和模数转换器
模拟开关 Si 打向1侧时，相应 2R 支路接虚地； 打向0侧时，相应 2R 支路接地。故无论开关打向哪 一侧，倒 T 型电阻网络均可等效为下图。
第 8 章 数模和模数转换器
二、 工作原理
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2R 2R I0 2R I12R I22R I3 AR BR C R D
I0
I1
I2
I3
I
从 A、B、C 、
A / D 直接 A / D转换器 并联比较型 逐次逼近型 转换器 间接 A / D转换器 双积分型
第 8 章 数模和模数转换器
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8.2 D/A 转换器
主要要求：
理解数模转换的基本原理。 理解常用 D/A 转换器的电路组成、工作原理、 特点及应用。 了解常用 D/A 转换器的主要参数。
第 8 章 数模和模数转换器
量
数字控制 计算机
量
D/A
转换器
电量
模拟 控制器
非电量
生产过程控制对象
控制操作
由此可见，模拟-数字转换器和数字-模拟转换器是数 字系统和模拟系统相互联系的桥梁，是数字系统中不可缺 少的组成部分。
第 8 章 数模和模数转换器
二、数模和模数转换的概念
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数模转换是把数字量转换为模拟量的过程。 实现数模转换的电路称数模转换器。
第 8 章 数模和模数转换器
链接演示文稿主页面
第 8 章 数模和模数转换器
概述 D/A 转换器 A/D 转换器 本章小结
第 8 章 数模和模数转换器
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8.1 概 述
主要要求：
理解数模和模数转换器的概念和作用。
第 8 章 数模和模数转换器
一、数模和模数转换器的作用
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模拟
数字
数字
模拟
模拟 电量 A/D 传感器 转换器