電工學(xué)第14章模擬信號與數(shù)字信號相互轉(zhuǎn)換ppt課件

1、電工技術(shù)電工技術(shù) 下一章下一章 上一章上一章 前往主頁前往主頁 14.1 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器 數(shù)字量數(shù)字量 與數(shù)字量等值與數(shù)字量等值 的十進(jìn)制數(shù)成的十進(jìn)制數(shù)成 正比的模擬量正比的模擬量 D/A D/A 轉(zhuǎn)換器的組成：轉(zhuǎn)換器的組成：(1) 數(shù)碼存放器數(shù)碼存放器(2) 模擬電子開關(guān)電路模擬電子開關(guān)電路(3) 解碼網(wǎng)絡(luò)解碼網(wǎng)絡(luò)(4) 求和電路求和電路(5) 基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓D4 D3 D2 D1UREF 3R 82R 2R 2R 2R 2R 2R4 3 2 1 S4 S3 S2 S1 UoR R R 數(shù)模轉(zhuǎn)換器數(shù)模轉(zhuǎn)換器 電子雙電子雙 向開關(guān)向開關(guān) Di = 0 時，時，Si 接地；接地；Di =

2、 1 時，時，Si 接接UREF 。 3R 82R 2R 2R 2R 2R 2R4 3 2 1 S4 S3 S2 S1 UoR R RUi = 0 = 0 (1) D4D3D2D1 = 0000 時時 (2) D4D3D2D1 = 0001 時時S1 單獨(dú)接單獨(dú)接 UREF UREF +2R 2R 2R R 4 2R 2R 1 3 R 2 R 3R 8 Uo1 2R UREF 24 Uo1 = 輸出：輸出： (3) D4D3D2D1 = 0010 時時S2 單獨(dú)接單獨(dú)接 UREF UREF +2R 2R 2R R 4 2R 2R 1 3 R 2 R 3R 8 Uo2 2R 輸出：輸出： URE

3、F 23 Uo2 = (4) D4D3D2D1 = 0100 時時S3 單獨(dú)接單獨(dú)接 UREF +UREF2R 2R R 4 2R 2R 1 3 R 2 R R 3R 8 Uo3 2R 輸出：輸出： UREF 22 Uo3 = (5) D4D3D2D1 = 1000 時時S4 單獨(dú)接單獨(dú)接 UREF +UREF2R 2R 2R R 4 2R 2R 1 3 R 2 R 3R 8 Uo4 2R 輸出：輸出： UREF 21 Uo4 = Uo = D4Uo4D3Uo3D2Uo2D1Uo1 UREF 24+1Uo = 2i Di 4i =1UREF2Uo =( D4 D3 D2 D1 ) UREF22

4、UREF23UREF24 Di = 1 時，時，Si 接接 UREF ；Di = 0 時，時，Si 接地。接地。 假設(shè)輸入為假設(shè)輸入為 n 位，那么位，那么 UREF 2n+1Uo = 2i Di ni =1122i Di ni=1與與n 位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù)等值的十進(jìn)制數(shù)等值的十進(jìn)制數(shù)最小輸出電壓最小輸出電壓 輸入二進(jìn)制數(shù)為輸入二進(jìn)制數(shù)為 0 01 最大輸出電壓最大輸出電壓 輸入二進(jìn)制數(shù)為輸入二進(jìn)制數(shù)為 1 11 Uomin Uomax KRR =1 2n1 = 分辨率分辨率 KRR 電子雙向開關(guān)電子雙向開關(guān) T1UREFDiSiUCC UBBT2T3T4Di = 0 時，時，T4 飽和導(dǎo)通

5、，飽和導(dǎo)通，Si = 0 ； Di = 1 時，時，T3 飽和導(dǎo)通，飽和導(dǎo)通，Si = 1。 解：解：(1) (1) 輸入二進(jìn)制數(shù)為輸入二進(jìn)制數(shù)為 1011 1011 時時 =2710(026025 124023122121 ) V =1.718 75 V 例例14.1.1 某六位某六位 R2R 型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的基準(zhǔn)電壓 UREF = 10V，求輸入二進(jìn)制數(shù)為，求輸入二進(jìn)制數(shù)為 1011 和和 111101 兩種兩種 情況下的輸出模擬電壓及該數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率。情況下的輸出模擬電壓及該數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率。 =9.531 25 V UREF 26+1Uo = 2i Di 6i

6、 =1UREF 26+1Uo = 2i Di 6i =1(2) 輸入二進(jìn)制數(shù)為輸入二進(jìn)制數(shù)為 111101 時時(3) 分辨率分辨率 KRR = 1 2n1 =1 261 =0.015914.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換器模數(shù)轉(zhuǎn)換器 逐次逼近型逐次逼近型 A/D 轉(zhuǎn)換器的任務(wù)原理轉(zhuǎn)換器的任務(wù)原理 在最高位在最高位設(shè)定數(shù)字量設(shè)定數(shù)字量 1D/A模擬量模擬量 與待轉(zhuǎn)換的與待轉(zhuǎn)換的 模擬量比較模擬量比較 修正修正 在次高位在次高位設(shè)定數(shù)字量設(shè)定數(shù)字量 1D/A模擬量模擬量 修正修正 與待轉(zhuǎn)換的與待轉(zhuǎn)換的 模擬量比較模擬量比較直至設(shè)定的數(shù)字量與待轉(zhuǎn)換的模擬量直至設(shè)定的數(shù)字量與待轉(zhuǎn)換的模擬量之間的誤差小于最低一位數(shù)字量

7、為止。之間的誤差小于最低一位數(shù)字量為止。 Q4 Q3 Q2 Q11DC1RD SD RD SD RD SD RD SD1DC11DC11DC1順序脈沖分配器順序脈沖分配器FF4 D/A 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器8uxuA1111FF3 FF2 FF1 D4 D3 D2 D1 CP1 CP2 CP3 CP4 CP5 0 00 00 00 0清零清零 *14.3 數(shù)字電路的運(yùn)用舉例數(shù)字電路的運(yùn)用舉例信號源信號源計時電路計時電路時間規(guī)范信號時間規(guī)范信號 譯碼顯示電路譯碼顯示電路 分頻電路分頻電路信信 號號秒秒較時電路較時電路報時電路報時電路門門 觸發(fā)器觸發(fā)器 觸發(fā)器觸發(fā)器 SB1SB21Hz 石英晶體石英晶體

8、振蕩器振蕩器 整形電路整形電路 分頻器分頻器 時顯示器時顯示器 時譯碼器時譯碼器 時計數(shù)器時計數(shù)器 二十四進(jìn)制二十四進(jìn)制 分顯示器分顯示器 分譯碼器分譯碼器 分計數(shù)器分計數(shù)器 六十進(jìn)制六十進(jìn)制 秒顯示器秒顯示器 秒譯碼器秒譯碼器 秒計數(shù)器秒計數(shù)器 六十進(jìn)制六十進(jìn)制門門正常正常 計時時計時時 60 個秒脈沖個秒脈沖出一個進(jìn)位脈沖出一個進(jìn)位脈沖 60 個分脈沖個分脈沖出一個進(jìn)位脈沖出一個進(jìn)位脈沖 門門 觸發(fā)器觸發(fā)器 觸發(fā)器觸發(fā)器 SB1SB21Hz 石英晶體石英晶體 振蕩器振蕩器 整形電路整形電路 分頻器分頻器 時顯示器時顯示器 時譯碼器時譯碼器 時計數(shù)器時計數(shù)器 二十四進(jìn)制二十四進(jìn)制 分顯示器分

9、顯示器 分譯碼器分譯碼器 分計數(shù)器分計數(shù)器 六十進(jìn)制六十進(jìn)制 秒顯示器秒顯示器 秒譯碼器秒譯碼器 秒計數(shù)器秒計數(shù)器 六十進(jìn)制六十進(jìn)制門門封鎖進(jìn)位脈沖封鎖進(jìn)位脈沖“時計數(shù)器時計數(shù)器按秒按秒 的速度快速走時的速度快速走時 校正校正 小時時小時時 控制控制“門引導(dǎo)哪路信號門引導(dǎo)哪路信號門門 觸發(fā)器觸發(fā)器 觸發(fā)器觸發(fā)器 SB1SB21Hz 石英晶體石英晶體 振蕩器振蕩器 整形電路整形電路 分頻器分頻器 時顯示器時顯示器 時譯碼器時譯碼器 時計數(shù)器時計數(shù)器 二十四進(jìn)制二十四進(jìn)制 分顯示器分顯示器 分譯碼器分譯碼器 分計數(shù)器分計數(shù)器 六十進(jìn)制六十進(jìn)制 秒顯示器秒顯示器 秒譯碼器秒譯碼器 秒計數(shù)器秒計數(shù)器 六十進(jìn)制六十進(jìn)制門門封鎖進(jìn)位脈沖封鎖進(jìn)位脈沖“分計數(shù)器分計數(shù)器按秒按秒的速度快速走時的速度快速走時校正校正 分鐘時分鐘時 (1) 反光紙的光線使光電二極管導(dǎo)通。反光紙的光線使光電二極管導(dǎo)通。(2) 轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈，電阻轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈，電阻 R 上構(gòu)成一個脈沖信號。上構(gòu)成一個脈沖信號。(3) 整形電路將不規(guī)矩的脈沖信號變換成規(guī)矩的方波信號。整形電路將不規(guī)矩的脈沖信號變換成規(guī)矩的方波信號。 (4) 與門間隔地開通與門間隔地開通 1s，計數(shù)器記錄，計