第11章模数转换器与数模转换器 主要内容 ∞11.1转换系统 112数模转换器 113模数转换器 114集成ADC 量大通
1 重大通信 学院•何伟 第11章 模数转换器与数模转换器 主要内容 11.1 转换系统 11.2 数模转换器 11.3 模数转换器 11.4 集成ADC
111转换系统 数字电子技术和计算机技术几乎渗透到了各个领域,例如通信 网络、控制系统、检测系统等。但是接口输入信号(如温度、位移 和输出信号(如电压、图象信号)往往是模拟量,因此AD和D/A必 不可少。 A/D转换:将模拟信号转换为数字信号,相应的电路叫AD转换器, 简称ADC; D/A转换:将数字信号转换为模拟信号,相应的电路叫DA转换器, 简称DAC。 量大通
2 重大通信 学院•何伟 11.1 转换系统 数字电子技术和计算机技术几乎渗透到了各个领域，例如通信、 网络、控制系统、检测系统等。但是接口输入信号（如温度、位移） 和输出信号（如电压、图象信号）往往是模拟量，因此A/D和D/A必 不可少。 A/D转换：将模拟信号转换为数字信号，相应的电路叫A/D转换器， 简称ADC； D/A转换：将数字信号转换为模拟信号，相应的电路叫D/A转换器， 简称DAC
111转换系统 §11.1.1数字控制系统 传感器 执行单元 非电模拟量一 ADC 数字控制 DAC U ADC DAC 或 ADO 计算电路 DAC 电压模拟 ADC UU (微机或单片机) DAC 量 ADC DAC 图11-1-1数字控制系统方框图 通特点:每路有单独的ADC和DAC,由计算机循环检测与控制
3 重大通信 学院•何伟 11.1 转换系统 §11.1.1数字控制系统 特点：每路有单独的ADC和DAC，由计算机循环检测与控制
111转换系统 §11.1.2数据传输系统 多路模拟开关 ADC发射机接收机上DAC 定时产生器 多路模拟开关 图11-1-2数据传输系统方框图 特点:·共用ADC、信道和DAC; ●采用多路模拟开关。 §1113自动测试与测量设备 §11.1.4多媒体计算机系统 量大通
4 重大通信 学院•何伟 11.1 转换系统 特点：•共用ADC、信道和DAC； •采用多路模拟开关。 §11.1.3 自动测试与测量设备 §11.1.4 多媒体计算机系统 §11.1.2 数据传输系统
第11章模数转换器与数模转换器 主要内容 √11.1转换系统 112数模转换器 113模数转换器 114集成ADC 量大通 5
5 重大通信 学院•何伟 第11章 模数转换器与数模转换器 主要内容 ✓ 11.1 转换系统 11.2 数模转换器 11.3 模数转换器 11.4 集成ADC
11.2数模转换器 §1.2.1DA转换原理和一般组成 1.D/A转换原理 输出模拟电压的大小与输入数字量大小成正比 =k∑(D2×2) LSB:最低位的权值,即20=1,它是信息所 能分辨的最小量,如“000001 MSB:最高位的权值,即2n1=128,如 “610000000”。 FSR:最大数字量所对应的值,如“111 1111叫满度值。 1101 图11-2-1DAC输出特性 量大通 h为转换比例系数
6 重大通信 学院•何伟 11.2 数模转换器 §11.2.1 D/A转换原理和一般组成 1．D/A转换原理 输出模拟电压的大小与输入数字量大小成正比。 − = = 1 0 ( 2 ) n i i VO k Di LSB：最低位的权值，即2 O=1，它是信息所 能分辨的最小量，如“00000001” 。 MSB ： 最 高 位 的 权 值 ， 即 2 n-1=128 ， 如 “1000 0000” 。 FSR：最大数字量所对应的值，如“1111 1111” ，也叫满度值
11.2数模转换器 2.DAC的一般组成 Dn-Dn2…D1Do 数字寄存器 模拟电子开关 REF 位权网络 求和运算放大器 vc 模拟量 基准电压源 输出 或恒流源 图11-2-2DAC原理方框图 量大通 7
7 重大通信 学院•何伟 11.2 数模转换器 2．DAC的一般组成
11.2数模转换器 D D §1122权电阻网络DAC 数字寄存器 电路 2.原理 v。=-iR=-iRp=-R1(I3+I2+I1+I0) bida 4 i[R 1102R Lo 102R R CREFD, +REF D, +REF DI+REF D) 2 R 2R 22R 23R 图11-2-3权电阻网络DAC 2(D23+D22+D2+D。2) REF 优点:结构简单,所用电阻元件少; 缺点:①阻值相差很大,精度难以保证; ②模拟开关有内阻,影响精度。 ③模拟开关切换瞬间,存在寄生电容充放电现象。 量大通 【例11】【例11-2】P412-413自看 8
8 重大通信 学院•何伟 11.2 数模转换器 1．电路 §11.2.2 权电阻网络DAC 2．原理 ( 2 2 2 2 ) 2 ) 2 1 2 2 ( 2 ( ) 0 0 1 1 2 2 3 4 3 3 2 2 3 0 3 2 1 0 = − + + + = − + + + = − = − = − + + + D D D D V D R V D R V D R V D R R V V i R i R R I I I I REF REF REF REF REF O F F F F D 优点：结构简单，所用电阻元件少； 缺点：①阻值相差很大，精度难以保证； ②模拟开关有内阻，影响精度。 ③模拟开关切换瞬间，存在寄生电容充放电现象。 【例11-1 】 【例11-2 】P412~413 自看
11.2数模转换器 D D §112.3例T形电阻网络DAC 1.电路 2.原理 「d L士 ①由于“虚地的存在,S3、S2、S1 ②由于从A、B、C向右看其等效电0令:∠ S无论置于何处,各支路的电流 2们2 82R R 不变 图11-2-54位R-2R倒T形电阻网络DAC 阻均为2R,所以从左到右各支路 电流依次为:IIII D 24816 D,+D,+D+-D,且I=RE R V=-Ri2=-m(D2+D222+D·2∠D02")(令R,=R) 优点:电阻值范围小,且只有两种阻值,便于集成;无寄生电容充放电现象。 通门缺点:电阻用量较多,模拟开关内阻将影响精度
9 重大通信 学院•何伟 2 2 2 2 ( ) 2 0 0 1 1 2 2 3 4 D3 D D D R R V V R i F REF O = − F = − （ + + + ） 令 = 11.2 数模转换器 1．电路 §11.2. 3 例T形电阻网络DAC 2．原理 D ①由于“虚地的存在，S3、S2、S1、 S0无论置于何处，各支路的电流 不变； ②由于从A、B、C向右看其等效电 阻均为2R，所以从左到右各支路 电流依次为: 2 4 8 16 I I I I 、 、、 R V D I I D I D I D I i REF = 3 + 2 + 1 + 0， 且 = 2 4 8 16 ③ 优点：电阻值范围小，且只有两种阻值，便于集成；无寄生电容充放电现象。 缺点：电阻用量较多，模拟开关内阻将影响精度
11.2数模转换器 3.DAC集成片AD7524简介及其应用举例 00Q D 倒T形电阻网 AD 7524 OUT N Fo07 存 D D Oa-12 OUT WR OUT 图11-2-8数字衰减器 GND (a)结构框图 5-12v 图11-2-7用AD7524构成DAC 【实例1】 【实例2】 OUT - OUT2 00000000 OV 0000000衰减∞ 00000001 0.039V(LSB) 0000001→衰减256倍 11111111 9.96V(FSR) 00000100→衰减64倍 b)模拟电子开关 10000000→衰减2倍 图11-2-6DAC集成片AD7524
10 重大通信 学院•何伟 11.2 数模转换器 3．DAC集成片AD7524简介及其应用举例 【实例1】 00000000 → 0V 00000001 → 0.039V (LSB) 11111111 → 9.96V (FSR) 【实例2 】 00000000 → 衰减∞ 00000001 → 衰减256倍 00000100 → 衰减64倍 10000000 → 衰减2倍