第9章模拟量与数字量的转换 学习要点 ·理解数模与棋教转换的基本原理 了解常用数模与模数转换成花 片的使用方法
第9章 模拟量与数字量的转换 学习要点 •理解数模与模数转换的基本原理 •了解常用数模与模数转换集成芯 片的使用方法
第9章模拟量与教字量的转换 9数模转换器 模数转换提
9.1 数模转换器 9.2 模数转换器 第9章 模拟量与数字量的转换
91数模转换器 能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。ADC和DAC是沟通 模拟电路和数字电路的桥梁,也可称之为两者之间的接口。 多功率放大 路 执行机构 加热炉 DAC 开 数字控制计算机 关功率放大 执行机构加热炉 多路一 倍号放大<温度传感 ADC 开 关K[信号放大 温度传感器
9.1 数模转换器 能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。ADC和DAC是沟通 模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口。 多 路 开 关 数 字 控 制 计 算 机 DAC ADC 功率放大 … 功率放大 执行机构 … 执行机构 加热炉 … 加热炉 温度传感器 … 温度传感器 信号放大 … 信号放大 多 路 开 关
91.1T型电阻网络数模转换器 Rf R R R A 2R 2R 2R 2R 2R 2R 01 01 0 数码d=1(=0、1、2、3),即为高电平时,则由其控制的 模拟电子开关S自动接通左边触点,即接到基准电压UR上 而当d-=0,即为低电平时,则由其控制的模拟电子开关S自 动接通右边触点,即接到地
9.1.1 T型电阻网络数模转换器 1 0 1 0 1 0 1 0 R R R 2R 2R 2R 2R Rf S0 S3 S2 S1 d0 d1 d2 d3 UR uo A ∞ － + + 2R 2R 数码di=1（i=0、1、2、3），即为高电平时，则由其控制的 模拟电子开关Si自动接通左边触点，即接到基准电压UR上； 而当di=0，即为低电平时，则由其控制的模拟电子开关Si自 动接通右边触点，即接到地
d3d2d1d=0001时的电路: R e A R≤--R≤ R≤--,2R 2R 2R 2R 2R 2R 用戴维南定理从 左至右逐级对各 R 虚线处进行等效。 A R≤ 2R R 2R 2R 2R
R R R 2R 2R 2R 2R UR A 2R Rf uo ∞ － + + 2R d3d2d1d0=0001时的电路： 用戴维南定理从 左至右逐级对各 虚线处进行等效。 UR 21 R R R 2R 2R A Rf uo ∞ － + + 2R 2R R
Rf A R 2R R 2R 2R R A R 2R R 2R R
UR 22 R R R 2R 2R A Rf uo ∞ － + + 2R UR 23 R R 2R A Rf uo ∞ － + + 2R
A 2R 由图可得输出电压为: R。U RU R f r R+2R243R.24 由于4d=1、d3=d2=d1=0,所以上式又可写为: RU 03R.240
UR 24 R A Rf uo ∞ － + + 2R 由图可得输出电压为： 4 f R 4 f R o0 2 2 3 2 = − + = − R U R U R R R u 由于d0=1、 d3 =d2 =d1=0，所以上式又可写为： 4 0 f R o0 3 2 d R R U u = −
同理,当44d4=00电压为:.=-ROBd 3R.231 当d2dd1d=0100时的输出电压为:l2=、RJg 3R.222 RU ll246=1000输出电压为:03=-Ad3 3R·2 应用叠加原理将上面4个电压分量叠加,即得T形电阻网络数 模转换器的输出电压为: L=+,+l+l RU R fr RU RU R 3R.2403R.2 3R·2 3R.2 RU (d2323+d222+d1·2+d02°) 3R·2
同理，当d3d2d1d0=0010时的输出电压为： 3 1 f R o1 3 2 d R R U u = − 当d3d2d1d0=0100时的输出电压为： 2 2 f R o2 3 2 d R R U u = − 当d3d2d1d0=1000时的输出电压为： 1 3 f R o3 3 2 d R R U u = − 应用叠加原理将上面4个电压分量叠加，即得T形电阻网络数 模转换器的输出电压为： ( 2 2 2 2 ) 3 2 3 2 3 2 3 2 3 2 0 0 1 1 2 2 3 4 3 f R 1 3 f R 2 2 f R 3 1 f R 4 0 f R o o 0 o 1 o 2 o 3 + + + = − − − − = − = + + + d d d d R R U d R R U d R R U d R R U d R R U u u u u u
当取R二3R时,则上式成为: R(d32+a222+d12+dn·2") 括号中的是4位二进制数按权的展开式。可见,输入的数 字量被转换为模拟电压,而且输岀模拟电压υ与输入的数字量 成正比。当输入信号d3d2d1d=0000时,输出电压u。=0; 当输入信号d3d2d1(do=0001时,输出电压UR,¨, 当输入信号d3d2d1do=1111时,输出电压u 16 R 如果输入的是n位二进制数,则: B(dn1·2n1+dn=22"2+…+d1·2+d0·2) 2
当取Rf=3R时，则上式成为： ( 2 2 2 2 ) 2 0 0 1 1 2 2 3 4 3 R o = − d + d + d + d U u 如果输入的是n位二进制数，则： ( 2 2 2 2 ) 2 0 0 1 1 2 2 1 1 R o = − + + + + − − − d − d d d U u n n n n n 括号中的是 4 位二进制数按权的展开式。可见，输入的数 字量被转换为模拟电压，而且输出模拟电压 uo 与输入的数字量 成正比。当输入信号 d3 d2 d1 d0 = 0000 时，输出电压 uo = 0 ； 当输入信号 d3 d2 d1 d0 = 0001时，输出电压 o R 16 1 u = − U ，…， 当输入信号 d3 d2 d1 d0 =1111时，输出电压 o R 16 15 u = − U
912倒T型电阻网络数模转换器 2R 2R 2R 2R 2R R B R ①分别从虚线A、B、C、D处向左看的二端网络等效电阻都是R ②不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端(虚地)还是接 到地,也就是不论输入数字信号是1还是0,各支路的电流不变。 从参考电压U处输入的电流/为: R R R
S0 S3 S2 S1 1 0 1 0 1 0 1 0 R RF d0 d1 d2 d3 UR uo ∞ － + + R R 2R 2R 2R 2R 2R I R A B C D ①分别从虚线A、B、C、D处向左看的二端网络等效电阻都是R。 ②不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还是接 到地，也就是不论输入数字信号是1还是0，各支路的电流不变。 从参考电压UR处输入的电流IR为： R U I R R = 9.1.2 倒T型电阻网络数模转换器