微型计算机原理及其应用模数和数模转换-ppt.ppt

微型计算机原理及其应用——第10章模/数和数/模转换
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概述
模拟信号:在时间或数值上连续变化的信号.
数字信号:在时间和数值上都离散的信号.
模
拟
传
感
器
A/D
转
换
器
模拟电量
执
行
元
件
D/A
转
换
器
模拟电量
被
控
对
象
非电量
控制操作
数
字
处
理
系
统
数字量
数字量
将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器,简称A/D转换器或ADC;
能将数字量转换为模拟量的电路称为数模转换器,简称D/A转换器或DAC。
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数字电压表
模拟
信号
数字显示电路
数字
信号
模数转换
温度控制器
温度
模拟
信号
数字
信号
单片机或微机
传感器
模数转换
几个简单数字处理系统的结构框图:
CD播放器
脉冲
数字
信号
模拟
信号
扩音器
数字信号处理电路
数模转换
激光头
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D/A转换器
D/A
转换器
dn-1
dn-2
d0
uO或iO
输出
输入
数模转换电路输入输出的关系
n位二进制数dn-1dn-2…d0的大小
输入为二进制码,输出为模拟电压/电流
输出电压与输入的二进制码的值成正比
例:
K为比例系数
D3D2D1D0 VO
0000 0V
0001
0010
0011
0100 1V
0101
0110
0111
1000 2V
1001
1010
1011
1100 3V
1101
1110
1111
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DAC的分类:
按结构:权电阻网络DAC、倒T形电阻网络DAC;
按输入方式:并行输入型、串行输入型
将输入的每一位二进制代码按其权的大小转换成相应的模拟量,然后将代表各位的模拟量相加,所得的总模拟量就与数字量成正比,这样便实现了从数字量到模拟量的转换。
转换原理
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运算放大器的原理
理想运放在负反馈条件下的两个特点:
A
+
-
i
V-
V+
Rf
vo
R
vi
i-
i+
“虚短”
“虚断”
由此推出:
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权电阻网络D/A转换器
电路及工作原理
vO
RF(R/2)
A
-
+
23R
22R
2R
R
I0
I1
I2
I3
d0
d1
d2
d3
i ∑
VREF
S0
S1
S2
S3
V-
V+
Si:d=1时接VREF, d=0时接地
此式即表明模拟输出
与数字输入成正比。
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推广到一般情况:
优点:电阻数量少,结构简单;
缺点:位数较多时,电阻种类多,差别大,不易集成。
每条支路上的电阻反映了该位的权,故称权电阻网络。
改变RF可改变比例系数
vO
RF(R/2)
A
-
+
23R
22R
2R
R
I0
I1
I2
I3
d0
d1
d2
d3
i ∑
VREF
S0
S1
S2
S3
V-
V+
LSB
MSB
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倒T形电阻网络D/A转换器
电路及工作原理
由图可知不管开关接左还是接右,支路电流都不变,只是接左电流流入地,接右电流流向R 。
d0
d1
d2
d3
i ∑
VREF
vO
R
A
-
+
V-
V+
S3
S2
S1
S0
2R
2R
2R
I0
I1
I2
I3
2R
2R
R
R
R
I'3
I'2
I'1
I'0
I
di为1 :Si与运放的反相输入端(“虚地”)连接
di为0 :Si与地连接
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R
I2
I3
I1
R
R
2R
2R
2R
2R
2R
I0
+UREF
I
0
0´
1
1 ´
2
2 ´
3
3 ´
R
R
R
R
0
分别从虚线00’、11’、22’、33’处
向左看的电路等效电阻均为R
I = UREF /R
I3 = I
2
1
I2 = I
4
1
I1 = I
8
1
I0 = I
16
1
10