電子技術(shù)-chapter9 第9章 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換

1、下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 (1) D/A功能功能: 將數(shù)字量將數(shù)字量成正比成正比地轉(zhuǎn)換成模擬量地轉(zhuǎn)換成模擬量 D/An =4位位8位位10位位12位位16位位n位位數(shù)字量數(shù)字量模擬量模擬量05V或或010V下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 D/A 功能功能(續(xù)續(xù))4位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù): 0000 0V 1111 5V 分辨率分辨率:5V/15=0.333V/每每1個(gè)最低有效位個(gè)最低有效位8位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù): 00000000 0V

2、 11111111 5V 分辨率分辨率:5V/255=0.0196V/每每1個(gè)最低有效位個(gè)最低有效位下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 (2) D/A的組成的組成 由三部分電路組成由三部分電路組成 電阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò) 模擬電子開關(guān)模擬電子開關(guān) 求和運(yùn)算放大器求和運(yùn)算放大器下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 D/A的組成的組成(續(xù)續(xù))輸入輸入4位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù)輸出輸出模擬模擬電壓電壓S0S3:模擬電子開關(guān)模擬電子開關(guān)D=0, S倒向地倒向地D=1, S倒向倒向VREF電阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò)求和運(yùn)算放大器求和運(yùn)算放大器VREF2R2R2R2R2RRRR2

3、RS0S1S2S3精密參精密參考電壓考電壓D0D1D2D3+-3R3R/2UO下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁VREF2R2R2R2R2RRRRS0S1S2S3D0D1D2D32R+-3R3R/2UO當(dāng)當(dāng)D3D2D1D0=0000時(shí)時(shí),S3S2S1S0都倒向地都倒向地UO=0V (3) D/A轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理當(dāng)當(dāng)D3D2D1D0=0000時(shí)時(shí)UO3R2R+-3R/2R等效電路等效電路3R0000下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁VREF2R2R2R2R2RRRRS0S1S2S3D0D1D2D32R+-3R3R/2UO D/A轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理(續(xù)

4、續(xù))當(dāng)當(dāng)D3D2D1D0=1000時(shí)時(shí),S2S1S0都倒向地，都倒向地，S3倒向倒向VREFUO3R+-3R/2等效電路等效電路2R2RVREF2RRVREF/2UO=-VREF/2當(dāng)當(dāng)D3D2D1D0=1000時(shí)時(shí)00013R下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁VREF2R2R2R2R2RRRRS0S1S2S3D0D1D2D32R+-3R3R/2UO D/A轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理(續(xù)續(xù))當(dāng)當(dāng)D3D2D1D0=0100時(shí)時(shí),S3S1S0都倒向地都倒向地S2倒向倒向VREF當(dāng)當(dāng)D3D2D1D0=0100時(shí)時(shí)UO=-VREF/4UO3R+-3R/2等效電路等效電路2RRVREF2R

5、2R2R3RVREF/40010下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁D/A轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理(續(xù)續(xù))VREF2R2R2R2R2RRRRS0S1S2S3D0D1D2D32R+-3R3R/2UO同理可推導(dǎo)，同理可推導(dǎo)，當(dāng)當(dāng)D3D2D1D0=0010時(shí)，時(shí)， UO= VREF/8 當(dāng)當(dāng)D3D2D1D0=0001時(shí)，時(shí)， UO= VREF/16下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁 D/A轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理(續(xù)續(xù))D3D2D1D0=1000時(shí)，時(shí)，UO= VREF/2= D3VREF/21D3D2D1D0=0100時(shí)，時(shí)，UO= VREF/4= D2VREF/22

6、D3D2D1D0=0010時(shí)，時(shí)，UO= VREF/8= D1VREF/23D3D2D1D0=0001時(shí)，時(shí)，UO= VREF/16= D0VREF/24根據(jù)疊加原理根據(jù)疊加原理: UO= (D3VREF/21+ D2VREF/22 + D1VREF/23 + D0VREF/24 ) = (D3/21+ D2/22 + D1/23 + D0/24 ) VREF = (VREF /24) (23 D3 + 22 D2+ 21 D1 + 20 D0)下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁UO = (VREF /24) (23 D3 + 22 D2+ 21 D1 + 20 D0)

7、D/A轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換原理(續(xù)續(xù))此式表明此式表明: D/A電路輸出模擬電壓電路輸出模擬電壓UO與輸入的與輸入的 數(shù)字量數(shù)字量D3D2D1D0成正比成正比下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁8 D 鎖存器鎖存器求和電路求和電路電阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò)電子開關(guān)電子開關(guān)UOD7-D0CPVREF下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁(1)A/D功能功能: 將模擬電壓將模擬電壓成正比成正比地轉(zhuǎn)換成數(shù)字量地轉(zhuǎn)換成數(shù)字量A/DUI輸入模擬電壓輸入模擬電壓D7D0輸出數(shù)字量輸出數(shù)字量0 5V0000000011111111分辨率分辨率:5V/255=0.0196V/每每1個(gè)最

8、低有效位個(gè)最低有效位下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁(2)A/D轉(zhuǎn)換器分類轉(zhuǎn)換器分類 并聯(lián)比較型并聯(lián)比較型 特點(diǎn)特點(diǎn): 轉(zhuǎn)換速度快轉(zhuǎn)換速度快,轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間 10ns 1 s 逐次逼近型逐次逼近型 特點(diǎn)特點(diǎn): 轉(zhuǎn)換速度中轉(zhuǎn)換速度中,轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間 幾幾 s 100 s 雙積分型雙積分型 特點(diǎn)特點(diǎn): 轉(zhuǎn)換速度慢轉(zhuǎn)換速度慢,轉(zhuǎn)換時(shí)間轉(zhuǎn)換時(shí)間 幾百幾百 s 幾幾ms根據(jù)內(nèi)部電路不同根據(jù)內(nèi)部電路不同,分為以下三類分為以下三類:下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁DQDQDQDQDQDQDQ7VR/86VR/85VR/84VR/83VR/82VR/8V

9、R/8VRRRRRRRRRUIUI 6VR/8時(shí)，輸出時(shí)，輸出=1UI 7VR/8時(shí)，輸出時(shí)，輸出=1UI 7VR/8時(shí)，輸出時(shí)，輸出=0UI 6VR/8時(shí)，輸出時(shí)，輸出=0電壓比較器電壓比較器D鎖存器鎖存器編編 碼碼 器器QBQAQGQFQEQCQDD2D1D0輸入模擬電壓輸入模擬電壓精密精密 參參考電壓考電壓精密電阻網(wǎng)絡(luò)（精密電阻網(wǎng)絡(luò)（23個(gè)電阻）個(gè)電阻）輸出數(shù)字量輸出數(shù)字量CPUI VR/8時(shí)，輸出時(shí)，輸出=1UI VR/8時(shí)，輸出時(shí)，輸出=0下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁并聯(lián)比較型并聯(lián)比較型A/D轉(zhuǎn)換器中的編碼器真值表轉(zhuǎn)換器中的編碼器真值表 UI QA QB

10、 QC QD QE QF QG D2 D1 D0 6VR/8 UI 5VR/8 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 5VR/8 UI 4VR/8 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 7VR/8 UI 6VR/8 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 VR UI 7VR/8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4VR/8 UI 3VR/8 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 3VR/8 UI 2VR/8 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 2VR/8 UI VR/8 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 VR/8 UI 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 特點(diǎn)：輸入電壓特點(diǎn)：輸入電壓UI每增加每增加VR/8 ，輸出數(shù)字量增加輸出數(shù)字量增加1根據(jù)以上真值表設(shè)計(jì)編碼器的組合邏輯電路（設(shè)計(jì)略）根據(jù)以上真值表設(shè)計(jì)編碼器的組合邏輯電路（設(shè)計(jì)略）下一頁下一頁總目錄總目錄 章目錄章目錄返回返回上一頁上一頁1. 分辨率分辨率 以輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示分辨率。以輸出二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示分辨率。 位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高。位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高。2. 轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度 完成一次完成一次A/DA/D轉(zhuǎn)換所需要