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浙江传媒学院:《数字电子技术基础》课程电子教案(PPT课件讲稿)第十章 数/模与模/数变换器

10.1 数/模转换器(DAC) 10.2 模/数转换器(ADC)
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第十章数模与模/数变换器 §101数模转换器(DAC) §10.2模数转换器(ADC)

第十章 数/模与模/数变换器 §10.1 数/模转换器(DAC) §10.2 模/数转换器(ADC)

教学要求 ·掌握R/2R梯形网络或倒置R/2R梯形网络D/A转换器电路结构 和工作原理。 了解典型集成D/A转换器的电路结构。 重点、难点: D/A转换器的电路结构和工作原理 作业:P42210.12

教 学 要 求 • 掌握R/2R梯形网络或倒置R/2R梯形网络D/A转换器电路结构 和工作原理。 • 了解典型集成D/A转换器的电路结构。 重点、难点: • D/A转换器的电路结构和工作原理。 作业:P422 10.1.2

基本概念 用途:数模与徽变广cL计算机一DA 换器是计算机与外部设 备的重要接口也是数 传感 控制对象 执行 元件 字测量和数字控制系统 的重要部件 DA变换器也称为数模变换器,作用 是将数字量转换为模批量 A/D变换器也称为模微数变换器,作用是 将模拟量转换为数字量的装置

用途:数/模与模/数变 换器是计算机与外部设 备的重要接口,也是数 字测量和数字控制系统 的重要部件。 D/A变换器也称为数/模变换器,作用 是将数字量转换为模拟量 A/D变换器也称为模/数变换器,作用是 将模拟量转换为数字量的装置 基本概念 控制对象 ADC 计算机 DAC 传感 器 执行 元件

§10.1数模转换器(DAC) 由于构成数字代码的每一位都有一定的“权 因此为了将数字量转换成横拟量,就必须将每 位代码按其“权”转换成相应的模拟量,然后再 将代表各位的模拟量相加即可得到与该数字量成 正比的模拟量,这就是构成DA变换器的基本思想。 权 权2 求和模拟电压 基准电压 电路 权 Dn D2 Di 何谓权? 数字量 如何求和?

由于构成数字代码的每一位都有一定的“权”, 因此为了将数字量转换成模拟量,就必须将每一 位代码按其“权”转换成相应的模拟量,然后再 将代表各位的模拟量相加即可得到与该数字量成 正比的模拟量,这就是构成D/A变换器的基本思想。 §10.1 数/模转换器(DAC) 何谓权? 如何求和? 模拟电压 权1 权n 权2 求和 电路 Dn D2 D1 基准电压 数字量

模拟电压 CC vCc 1/vCc 1/16Vcc /32Vcc 1/64VcC 1/128Vco 1/256VcC 11111111 OV 权 数字量 每一位数字量与模拟电压一一对应

1 1 1 1 1 1 1 1 1/256VCC 0V 1/2VCC 1/16VCC 1/32VCC 1/64VCC 1/128VCC 1/8VCC 1/4VCC 模拟电压 数字量 每一位数字量与模拟电压一一对应 权

求和电路 原理: R R UI O 1+1+12=1 U2 O A O U O R 结论: R R U=-(U1,+Un) R R =0

UO  + + - A U1 U2 (U1 U2 ) R R U f O = − + 结论: 求和电路 R f R 0 2 2 1 1 1 2 = = = = + + = i f O f f i I R U I R U I R U I I I I I 原理:

10.11权电阻DA变换器 R R=80k R3 R2 R Ro R/8TR/4R/2TR r 5 kQ2 S 0 09:91 A 0 2 Di 这种变换器由“电子模揪开关” “权电阻求和网络"、“运算放大器”和 基准电源”等部分组成

10.1.1 权电阻D/A变换器 uo UR S3 S2 S1 S0 R/8 R/4 R/2 R R3 R2 R1 R0 RF D3 D2 D1 D0 0 0 1 1  + + - A 5 k  R = 80 k  这种变换器由“电子模拟开关”、 “权电阻求和网络”、“运算放大器”和 “基准电源”等部分组成

R R=80 ko R3 R2 R Ro R/8 T R/4TR/2TR r 5 kQ2 S S 0ρ:Q0 a+ 0 3 0 电子模拟开关(S~S)是受二进制数D~D3控制 并由电子噩件构成的天关。当Dk=1时,则关 接到位置1上,将基准电源u经电阻R引起的电 流接到运算放大器的应地点;当D2=0时,开关sk 接到位置0,将相应电流直接接地而不进运放

 + + - A uo S3 S2 S1 S0 R/8 R/4 R/2 R R3 R2 R1 R0 RF D3 D2 D1 D0 0 0 1 1 UR 5 k  R = 80 k  电子模拟开关( S0 ~S3 ) 是受二进制数D0 ~ D3 控制 并由电子器件构成的开关。当DK=1 时,则开关 SK 接到位置1上,将基准电源UR经电阻Rk引起的电 流接到运算放大器的虚地点;当Dk=0 时,开关Sk 接到位置0 ,将相应电流直接接地而不进运放

当D=1时,T管饱和 导逼,T管截止,则s 与a点通 TI T2 当D=0时,T管饱 和导逼,T2管截止,则 a s被接地。 前者相当于开关s 模拟电子开关的到“1端,后者 简化原理电赌则相当于开关s接到 0

T1 T2 S D a 模拟电子开关的 简化原理电路 当 D = 1 时,T2 管饱和 导通,T1 管截止,则 S 与 a 点通 ; 当 D = 0 时,T1 管饱 和导通,T2 管截止,则 S 被接地 。 前者相当于开关S 接到 “ 1 ” 端 ,后者 则 相当于开关S 接到 “ 0 ”端

R R=80k9 R3 R R Ro R/8十R41R/2TR R 5kQ2 3 0 0 ● a+ 根据求和电路的结论可得: U°R R F (2D3+22D2+2D1+2D) R 显然,输出模拟电压的大小直接与输入 二进制数的大小成正比,从而现了数字量 到模拟量的转换。 该电路的问题是什么?

 + + - A uo S3 S2 S1 S0 R/8 R/4 R/2 R R3 R2 R1 R0 RF D3 D2 D1 D0 0 0 1 1 UR 5 k  R = 80 k  Uo = - UR RF R (2 3 D3+2 2 D2+2 1 D1+2 0 D0) 根据求和电路的结论可得: 显然,输出模拟电压的大小直接与输入 二进制数的大小成正比,从而实现了数字量 到模拟量的转换 。 该电路的问题是什么?

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