A／D、D／A转换接口PPT教学课件

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D-A与A-D转换器
3、A/D的特性参数〔1）
111
·
110
101
e q bbb 12 3 `
START
100
EOC
011
1LSB
`
b
b1
v I
ADC
2
b n
010
001
000 0
1
2
3
45
6
7
D o b 12 1 b 22 2 ... b n2 n V v R E iF V v F S iR
8 8 8 88 8 8
v REF
(a)
v (V)
1 LSB
I
2 1
2
0 LSB0
1
2
3
45
6
7
8
8
8 88
(b)
8
8
v (V ) I
图4 ADC框图、理想传输特性以及在n=3和 V F S R = 1 V 时的量化噪声
模拟输入范围被划分为2n段，称为码距，同一码距内的所有模拟量都被量化为同一码值 ADC无法分辨的同一个码距内的模拟量称为量化误差（±1/2LSB=VFSR/2n+1〕或量化噪声 量化噪声是一个类似于锯齿形的变量，它的有效值〔RMS〕为
实际应用中这种A/D分 辨率限定在6bit以下
电阻失配会对差分非 线性和单调性造成影 响
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D-A与A-D转换器
加权电容 DAC
c C/2 C/4
SW0 SW1 SW2 SW3
VREF
_
... C/2n-1 C/2n-1

补充 数—模和模—数转换 9.1 概 述
模拟电路：处理连续变化信号的电路 数字电路：处理数字信号的电路
模数转换（A/D转换）：将模拟信号转换为数字信号 数模转换（D/A转换）：将数字信号转换为模拟信号
模数转换举例：
模拟 信号
模数 转换
数字 信号
数字显 示电路
数字电压表
数模转换举例：
控制器
开/关 播放/暂停
例：把0~1V的模拟电压转换成3位二进 输入 制代码，即用000~111表示0~1V的电压 信号
解：方法一
1V 7/8V
取最小量化单位为1/8 V，即△ =1/8 V 6/8V
并规定：0~1/8V为0 △， 1/8~2/8V为1 △，…
5/8V 4/8V 3/8V
则最大量化误差为1 △=1/8V。 2/8V
VV+
+A
vO
I0 I1 I2 I3
模拟开关 S0 S1 S2 S3
求和放大器
VREF
d0 d1 d2 d3
LSB
MSB
模拟开关受每各位数码控制
权电阻网络确定每条支路电流的大小
求和放大电路把各支路电流求和并转换成电压
放大器原理
Rf
A为运算放大器
i
与电阻配合构成反相比例运算电路 R
Vii+
A
+
vo
V+
I 4
I3

I 3

I 2
I 2
2R
I VREF
LSB
MSB
d0 d1 d2 d3
S0 S1 S2 S3 I0 I1 I2 I3
2R 2R 2R 2R RRR
I'0 I'1 I'2 I'3 I

i=i+10; ∥角度+10 }
while(!kbhit()) { ∥等待键盘 goto next ∥键盘无键按下，重复输出正弦波
} }
2.12位DAC连接
由于微机的I/O指令一次只能输出8位数据，因此对于数据宽度 大于8位DAC只能分两次输入数据，为此一般大于8位数据宽度的 DAC内部均设计有两级数据缓冲，如12位DAC1210内部就有两
求
2R
2R
2R
2R
和
元
件
S7
S6
S5
S6
图10-1 T型解码网络原理图
图中Vref为参考电压，S7、S6……SO为8个电子开关，受计算 机输出的二进制数据控制其导通/关断。解码网络相邻两节点 之间的电阻都为R，但节点7与运算放大器之间，节点0与地之 间的电阻为2R，各支路电阻为2R。不论电子开关导通/关断， 从任一节点向左、向右看（不包含支路电阻）的等效电阻都是 2R。 用叠加原理分析输入到运算放大器的总电流：依次假设S7～ S0中只有一个电子开关接通Vref，其他电子开关接地，可求出 总电流为：
V2 V1
0 t1
t2 t3 t4
T1 -V1
T2 T3
+V2
t1
t2 t3 t4
图10-9 双积分型A/D转换器输出波形
通过输出波形可求出：Vin=VR/Nm×NX,式中： VR参考 电压，Nm参考电压计数值， NX输入电压计数值。可见， 双积分型A/D转换器输出与时间常数RC无关，消除了斜 坡电压的各种误差，由于经过两次积分可消除干扰对转 换结果的影响。
（2）转换时间：
指数字量输入到模拟量输出达到稳定所需的时间。一般 电流型D/A转换器在几秒到几百微秒之内；而电压型D/A

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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
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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。
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(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。
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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。
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0~0.7V的模拟信号转化为3位二进制数码的量化过程