電路與模擬電子技術(shù)課件：Appendix_1

1、附錄附錄1 1 模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換模擬量和數(shù)字量的轉(zhuǎn)換電路與模擬電子技術(shù)電路與模擬電子技術(shù)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.1 數(shù)數(shù)/模模(D/A)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 D/A轉(zhuǎn)換電路的目的是將數(shù)字式信號(hào)（一列數(shù)碼脈沖）轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換電路的目的是將數(shù)字式信號(hào)（一列數(shù)碼脈沖）轉(zhuǎn)換成幅度對(duì)應(yīng)于數(shù)碼值的模擬電信號(hào)，它是數(shù)字設(shè)備與模擬設(shè)換成幅度對(duì)應(yīng)于數(shù)碼值的模擬電信號(hào)，它是數(shù)字設(shè)備與模擬設(shè)備通信的必備部件。備通信的必備部件。D/A轉(zhuǎn)換電路一般由轉(zhuǎn)換電路一般由基準(zhǔn)電壓源基準(zhǔn)電壓源/電流源電流源;模擬開(kāi)關(guān)模擬開(kāi)關(guān);電阻網(wǎng)絡(luò)電阻網(wǎng)絡(luò);運(yùn)算放大器等部分組成。運(yùn)算放大器等部分組成。本節(jié)介紹幾種常用

2、本節(jié)介紹幾種常用D/A轉(zhuǎn)換電路及集成轉(zhuǎn)換電路及集成D/A轉(zhuǎn)換電路。轉(zhuǎn)換電路。上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.1 數(shù)數(shù)/模模(D/A)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)1）u權(quán)電阻權(quán)電阻D/A轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路集成運(yùn)放反相輸入端為集成運(yùn)放反相輸入端為“虛地虛地”，每個(gè)開(kāi)關(guān)可以切換到兩個(gè)，每個(gè)開(kāi)關(guān)可以切換到兩個(gè)不同的位置，切換到哪個(gè)位置由相應(yīng)位數(shù)字量不同的位置，切換到哪個(gè)位置由相應(yīng)位數(shù)字量Bi 控制。當(dāng)數(shù)控制。當(dāng)數(shù)字量為字量為“1”時(shí)，開(kāi)關(guān)接基準(zhǔn)電壓時(shí)，開(kāi)關(guān)接基準(zhǔn)電壓UR；當(dāng)數(shù)字量為；當(dāng)數(shù)字量為“0”時(shí)，開(kāi)時(shí)，開(kāi)關(guān)接地。關(guān)接地。 UR上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退

3、出出附附1.1 數(shù)數(shù)/模模(D/A)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)2）選擇權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)中電阻的阻值使流過(guò)該電阻的電流與該選擇權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)中電阻的阻值使流過(guò)該電阻的電流與該電阻所在位的權(quán)值成正比。這樣，從最高位到最低位，每一電阻所在位的權(quán)值成正比。這樣，從最高位到最低位，每一位對(duì)應(yīng)的電阻值應(yīng)是相鄰高位的位對(duì)應(yīng)的電阻值應(yīng)是相鄰高位的2倍，使各支路電流從高位到倍，使各支路電流從高位到低位逐位遞減低位逐位遞減1/2。當(dāng)輸入二進(jìn)制數(shù)碼中某一位當(dāng)輸入二進(jìn)制數(shù)碼中某一位Bi=1時(shí)，開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)Si接至基準(zhǔn)電壓接至基準(zhǔn)電壓ER，這時(shí)在相應(yīng)的電阻，這時(shí)在相應(yīng)的電阻Ri支路上產(chǎn)生電流為支路上產(chǎn)生電流為RRR11222iinin

4、iUUUIRRR 當(dāng)當(dāng)Bi=0時(shí)，開(kāi)關(guān)時(shí)，開(kāi)關(guān)Si 接地，電流接地，電流Ii=0。 上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.1 數(shù)數(shù)/模模(D/A)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)3）第第i 路的電流為路的電流為 1fRf1022nioiniRUUR IBR 總的輸出電流總的輸出電流 輸出電壓輸出電壓 R122iiinUIBR111RR110002222nnniiiiinniiiUUIIBBRR正比于輸入數(shù)碼對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值。正比于輸入數(shù)碼對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值。上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.1 數(shù)數(shù)/模模(D/A)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)4）uR-2R T形形

5、D/A轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路R-2RT形形D/A轉(zhuǎn)換原理電路如圖。與權(quán)電阻轉(zhuǎn)換原理電路如圖。與權(quán)電阻D/A轉(zhuǎn)換電路一樣，轉(zhuǎn)換電路一樣，二進(jìn)制碼二進(jìn)制碼Bi 控制著開(kāi)關(guān)控制著開(kāi)關(guān)Si 的位置。的位置。Bi為為1，Si接接UR；Bi為為0，Si接地。接地。UR上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.1 數(shù)數(shù)/模模(D/A)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)5）集成運(yùn)放反相輸入端為集成運(yùn)放反相輸入端為“虛地虛地”。因此，從兩端的。因此，從兩端的T形結(jié)點(diǎn)形結(jié)點(diǎn)開(kāi)始，向中間逐結(jié)點(diǎn)推算，很容易得到：當(dāng)開(kāi)始，向中間逐結(jié)點(diǎn)推算，很容易得到：當(dāng)Bi=1,其余位均為其余位均為0時(shí)，從結(jié)點(diǎn)時(shí)，從結(jié)點(diǎn)i 向左向右看

6、的電阻都是向左向右看的電阻都是2R，這樣，這樣,從開(kāi)關(guān)從開(kāi)關(guān)Si經(jīng)經(jīng)2R支路流進(jìn)結(jié)點(diǎn)的電流等分后分別向左向右流出支路流進(jìn)結(jié)點(diǎn)的電流等分后分別向左向右流出,其等效電路如其等效電路如圖圖UR上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.1 數(shù)數(shù)/模模(D/A)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)6）由等效電路可求出，接電源支路所提供的電流均為由等效電路可求出，接電源支路所提供的電流均為Ii=U/3R。由于在每個(gè)結(jié)點(diǎn)向三個(gè)反向看的等效電阻相等（由于在每個(gè)結(jié)點(diǎn)向三個(gè)反向看的等效電阻相等（2R），因此，），因此，這個(gè)電流在流向集成運(yùn)放反相輸入端的途中，每經(jīng)過(guò)一個(gè)結(jié)點(diǎn)，這個(gè)電流在流向集成運(yùn)放反相輸入端的途

7、中，每經(jīng)過(guò)一個(gè)結(jié)點(diǎn)，電流都要減小一半。電流都要減小一半。二進(jìn)制碼最高位對(duì)運(yùn)放輸入端方向的電流為二進(jìn)制碼最高位對(duì)運(yùn)放輸入端方向的電流為RR012 36UUIRR其他各位產(chǎn)生的電流逐位減小一半，依次為其他各位產(chǎn)生的電流逐位減小一半，依次為00002(1)11111,2222ninIIII二進(jìn)制碼控制的各開(kāi)關(guān)對(duì)集成運(yùn)放輸入端產(chǎn)生的總電流為二進(jìn)制碼控制的各開(kāi)關(guān)對(duì)集成運(yùn)放輸入端產(chǎn)生的總電流為11R0(1)0011223 2nniininiiUIIBR輸出電壓輸出電壓1fRO023 2niiniRUUBR正比于輸入數(shù)碼對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值。正比于輸入數(shù)碼對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)值。這種電路中電阻阻值只有這種電路中電阻阻

8、值只有R和和2R兩種，精度易于保證，且流兩種，精度易于保證，且流過(guò)各模擬開(kāi)關(guān)的電流均相同，所以給設(shè)計(jì)和制作帶來(lái)方便，過(guò)各模擬開(kāi)關(guān)的電流均相同，所以給設(shè)計(jì)和制作帶來(lái)方便，故集成故集成D/A電路中多采用這種電路形式。電路中多采用這種電路形式。 上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.1 數(shù)數(shù)/模模(D/A)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)7）u倒置倒置T形形D/A轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換電路R-2R T形形D/A轉(zhuǎn)換電路中，數(shù)字信號(hào)各位的傳輸時(shí)間不同，因轉(zhuǎn)換電路中，數(shù)字信號(hào)各位的傳輸時(shí)間不同，因而輸出端會(huì)產(chǎn)生尖峰效應(yīng)。倒置而輸出端會(huì)產(chǎn)生尖峰效應(yīng)。倒置T形形D/A轉(zhuǎn)換電路可以克服這轉(zhuǎn)換電路可以克服這種

9、缺點(diǎn)。種缺點(diǎn)。URRUIR上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.1 數(shù)數(shù)/模模(D/A)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)8）集成運(yùn)放反相輸入端為集成運(yùn)放反相輸入端為“虛地虛地”，所以，不論開(kāi)關(guān)切換，所以，不論開(kāi)關(guān)切換到哪個(gè)位置，到哪個(gè)位置，2R上端都接了上端都接了0電位。這樣，從電阻網(wǎng)絡(luò)左端電位。這樣，從電阻網(wǎng)絡(luò)左端開(kāi)始開(kāi)始,用串并聯(lián)方法可以得到從用串并聯(lián)方法可以得到從UR看進(jìn)去的對(duì)地的等效電阻為看進(jìn)去的對(duì)地的等效電阻為R。這樣，從參考電源。這樣，從參考電源UR流進(jìn)電阻網(wǎng)絡(luò)的電流為流進(jìn)電阻網(wǎng)絡(luò)的電流為I=UR/R。類(lèi)似類(lèi)似R-2R T形形D/A轉(zhuǎn)換電路的分析可知，每經(jīng)過(guò)一個(gè)節(jié)轉(zhuǎn)換電

10、路的分析可知，每經(jīng)過(guò)一個(gè)節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)電阻向上流的電流減小一半，正好反映了二進(jìn)制各點(diǎn)，經(jīng)過(guò)電阻向上流的電流減小一半，正好反映了二進(jìn)制各位碼應(yīng)滿足的位權(quán)關(guān)系。因此，可直接寫(xiě)出位碼應(yīng)滿足的位權(quán)關(guān)系。因此，可直接寫(xiě)出2222Of01(1)1120Rf1201()222221(2222 )2nnnnininnninninBBBBUI RU RBBBBR 該電路工作時(shí)該電路工作時(shí), ,在前一組二進(jìn)制碼切換到后一組二進(jìn)制碼在前一組二進(jìn)制碼切換到后一組二進(jìn)制碼時(shí)時(shí), ,各位碼對(duì)應(yīng)的電流同時(shí)到達(dá)集成運(yùn)放輸入端各位碼對(duì)應(yīng)的電流同時(shí)到達(dá)集成運(yùn)放輸入端, ,因而不因而不會(huì)產(chǎn)生尖峰效應(yīng)。會(huì)產(chǎn)生尖峰效應(yīng)。 上一頁(yè)上一頁(yè)下一

11、頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.1 數(shù)數(shù)/模模(D/A)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)9）uD/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) 分辨率分辨率 輸出模擬電壓可能被分離的數(shù)目。常用輸入二進(jìn)制數(shù)輸出模擬電壓可能被分離的數(shù)目。常用輸入二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)的位數(shù)N表示其分辨率。表示其分辨率。精度精度 D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)際輸出模擬電壓與理想輸出值之間存在轉(zhuǎn)換器實(shí)際輸出模擬電壓與理想輸出值之間存在的最大偏差。的最大偏差。建立時(shí)間建立時(shí)間 D/A轉(zhuǎn)換器輸入從全轉(zhuǎn)換器輸入從全0突變?yōu)槿蛔優(yōu)槿?（或從全（或從全1突變?yōu)槿蛔優(yōu)槿?）時(shí)，轉(zhuǎn)換器輸出達(dá)到與最終穩(wěn)定值相差時(shí)，轉(zhuǎn)換器輸出達(dá)到與最終穩(wěn)定值相差 1/

12、2LSB范圍范圍內(nèi)所需要的時(shí)間，又稱(chēng)滿量程建立時(shí)間。是描述內(nèi)所需要的時(shí)間，又稱(chēng)滿量程建立時(shí)間。是描述D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度的重要性能指標(biāo)。轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度的重要性能指標(biāo)。 上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.1 數(shù)數(shù)/模模(D/A)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)10）uD/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo) (續(xù)續(xù))非線性誤差非線性誤差 D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)際傳輸特性曲線和平均傳輸特性曲線之轉(zhuǎn)換器實(shí)際傳輸特性曲線和平均傳輸特性曲線之間的最大偏差。也稱(chēng)非線性度或線性度。間的最大偏差。也稱(chēng)非線性度或線性度。傳輸延遲傳輸延遲 從數(shù)字輸入變化到模擬輸出，電流達(dá)到其最終值的從數(shù)字輸入變化到

13、模擬輸出，電流達(dá)到其最終值的90%所需的時(shí)間。所需的時(shí)間。靜態(tài)功耗靜態(tài)功耗 規(guī)定負(fù)載下，輸入全規(guī)定負(fù)載下，輸入全0和全和全1時(shí)所消耗的最大功率。時(shí)所消耗的最大功率。 電源電壓抑制比電源電壓抑制比單位電源電壓變化所引起的模擬量輸出的變化。單位電源電壓變化所引起的模擬量輸出的變化。 上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.1 數(shù)數(shù)/模模(D/A)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)11）uDAC0830系列集成系列集成D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器DAC0830系列包括系列包括DAC0830，DAC0831，DAC0832。我們以。我們以DAC0832為例說(shuō)明其基本工作過(guò)程。為例說(shuō)明其基本工作過(guò)程。DA

14、C0832芯片內(nèi)含有一個(gè)芯片內(nèi)含有一個(gè)8位位D/A轉(zhuǎn)換電路，由倒轉(zhuǎn)換電路，由倒T形電阻網(wǎng)形電阻網(wǎng)絡(luò)和電子開(kāi)關(guān)組成。還包括一個(gè)絡(luò)和電子開(kāi)關(guān)組成。還包括一個(gè)8位的輸入寄存器和一個(gè)位的輸入寄存器和一個(gè)8位位的的DAC寄存器。當(dāng)寄存器。當(dāng)DAC寄存器中的數(shù)字信號(hào)在進(jìn)行寄存器中的數(shù)字信號(hào)在進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換時(shí)，下一組數(shù)字信號(hào)可存入輸入寄存器，這樣可提高轉(zhuǎn)換速時(shí)，下一組數(shù)字信號(hào)可存入輸入寄存器，這樣可提高轉(zhuǎn)換速度。芯片外接集成運(yùn)放，將轉(zhuǎn)換成的模擬電流信號(hào)放大后轉(zhuǎn)度。芯片外接集成運(yùn)放，將轉(zhuǎn)換成的模擬電流信號(hào)放大后轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)輸出。變成電壓信號(hào)輸出。上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附

15、1.1 數(shù)數(shù)/模模(D/A)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)12）DAC0832原理框圖原理框圖上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.1 數(shù)數(shù)/模模(D/A)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)13）DAC0832引線排列圖引線排列圖上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.1 數(shù)數(shù)/模模(D/A)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)14）各引腳功能簡(jiǎn)要說(shuō)明如下：各引腳功能簡(jiǎn)要說(shuō)明如下：D0D7：8位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入，位數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)輸入，D7為最高位，為最高位，D0為最低位。為最低位。Iout1:模擬電流輸出端。模擬電流輸出端。Iout2:模擬電流輸出端，接地。模擬電流輸出端，接地。Rf:若外接的集成

16、運(yùn)放電路增益小，則在該引出端與集成運(yùn)放若外接的集成運(yùn)放電路增益小，則在該引出端與集成運(yùn)放輸出端之間加接電阻；若外接的集成運(yùn)放電路增益足夠大，輸出端之間加接電阻；若外接的集成運(yùn)放電路增益足夠大，則不必外接電阻，直接將該引出端與運(yùn)放輸出端相連。則不必外接電阻，直接將該引出端與運(yùn)放輸出端相連。Uref:基準(zhǔn)參考電壓端，在基準(zhǔn)參考電壓端，在+10V-10V之間選擇。之間選擇。UCC:電源電壓端，在電源電壓端，在+5V+15V之間選擇，之間選擇，+15V最佳。最佳。DGND：數(shù)字電路接地端。：數(shù)字電路接地端。AGND：模擬電路接地端，通常與：模擬電路接地端，通常與DGND相接。相接。上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下

17、一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.2 模模/數(shù)數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器：片選信號(hào)，低電平有效。：片選信號(hào)，低電平有效。CS：DAC寄存器的傳送控制信號(hào)，低電平有效。寄存器的傳送控制信號(hào)，低電平有效。XFER：DAC寄存器的寫(xiě)入控制信號(hào)，低電平有效。寄存器的寫(xiě)入控制信號(hào)，低電平有效。2WRILE(Input Latch Enable)：數(shù)據(jù)允許鎖存信號(hào)，高電平有效。：數(shù)據(jù)允許鎖存信號(hào)，高電平有效。：輸入寄存器的寫(xiě)入控制信號(hào)，低電平有效。：輸入寄存器的寫(xiě)入控制信號(hào)，低電平有效。1WR上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.2 模模/數(shù)數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)1

18、）A/D轉(zhuǎn)換器的功能是將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器的功能是將輸入的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。由于輸入的模擬信號(hào)在時(shí)間上是連續(xù)變化的，而輸出輸出。由于輸入的模擬信號(hào)在時(shí)間上是連續(xù)變化的，而輸出的數(shù)字信號(hào)是不連續(xù)的，所以轉(zhuǎn)換只能在某些瞬間對(duì)輸入進(jìn)的數(shù)字信號(hào)是不連續(xù)的，所以轉(zhuǎn)換只能在某些瞬間對(duì)輸入進(jìn)行取樣，然后將這些取樣值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。行取樣，然后將這些取樣值轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出。因此，因此，A/D轉(zhuǎn)換須先對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，然后轉(zhuǎn)換須先對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，然后進(jìn)入保持，在保持時(shí)間內(nèi)將采樣的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并按進(jìn)入保持，在保持時(shí)間內(nèi)將采樣的信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，并按一定編碼形式輸

19、出。一定編碼形式輸出。上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.2 模模/數(shù)數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)2）u逐次逼近式逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器逐次逼近型逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器的原理轉(zhuǎn)換器的原理 寄存器從最高位置開(kāi)始每次在該位設(shè)寄存器從最高位置開(kāi)始每次在該位設(shè)“1”，該數(shù)字量經(jīng)，該數(shù)字量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬電壓uo，送入比較器與輸入模擬電壓，送入比較器與輸入模擬電壓ui進(jìn)行比較。若進(jìn)行比較。若uoui，說(shuō)明數(shù)字量過(guò)大，此位應(yīng)的改回，說(shuō)明數(shù)字量過(guò)大，此位應(yīng)的改回0；若；若uoui，說(shuō)明數(shù)字量還不夠大，此位，說(shuō)明數(shù)字量還不夠大，此位

20、1應(yīng)保留。應(yīng)保留。逐位進(jìn)行嘗試直到最低位，寄存器里的數(shù)字就是對(duì)應(yīng)于輸入逐位進(jìn)行嘗試直到最低位，寄存器里的數(shù)字就是對(duì)應(yīng)于輸入電壓電壓ui的輸出數(shù)字量。的輸出數(shù)字量。上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.2 模模/數(shù)數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)3）4位二進(jìn)制數(shù)的逐次逼近型位二進(jìn)制數(shù)的逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 6位順序位順序脈沖發(fā)生器脈沖發(fā)生器邏輯控制門(mén)邏輯控制門(mén)移位寄存器移位寄存器電壓比較器電壓比較器4位位D/A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器讀出門(mén)讀出門(mén)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.2 模模/數(shù)數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)4）順序脈沖發(fā)生器工作波形

21、順序脈沖發(fā)生器工作波形 123456最高位設(shè)最高位設(shè)1次高位設(shè)次高位設(shè)1第三位設(shè)第三位設(shè)1最低位設(shè)最低位設(shè)1控制讀出數(shù)字量控制讀出數(shù)字量鎖定讀出門(mén)鎖定讀出門(mén)上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.2 模模/數(shù)數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)5）4位逐次逼近型位逐次逼近型ADC的轉(zhuǎn)換過(guò)程（基準(zhǔn)電壓的轉(zhuǎn)換過(guò)程（基準(zhǔn)電壓8V） 10004d3=001002d2=101103d1=101113.5d0=10111開(kāi)啟其讀出門(mén)，讀出結(jié)果開(kāi)啟其讀出門(mén)，讀出結(jié)果d3d2d1d0uo(V)確定位碼確定位碼ui(V)3.63.63.63.6順序順序1234561000鎖定讀出，開(kāi)始下一次轉(zhuǎn)

22、換鎖定讀出，開(kāi)始下一次轉(zhuǎn)換上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.2 模模/數(shù)數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)6）u雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器是一種間接轉(zhuǎn)換式轉(zhuǎn)換器是一種間接轉(zhuǎn)換式A/D轉(zhuǎn)換器，它首先轉(zhuǎn)換器，它首先把輸入的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之成正比的時(shí)間寬度信號(hào)，把輸入的模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成與之成正比的時(shí)間寬度信號(hào)，然后在這個(gè)時(shí)間寬度里對(duì)固定頻率的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)然后在這個(gè)時(shí)間寬度里對(duì)固定頻率的時(shí)鐘脈沖計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)的結(jié)果就是正比于輸入模擬電壓的數(shù)字信號(hào)。的結(jié)果就是正比于輸入模擬電壓的數(shù)字信號(hào)。上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回

23、回退退 出出附附1.2 模模/數(shù)數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)7）tCPtt積分器輸入電壓積分器輸入電壓uoui URT1定時(shí)積分定時(shí)積分T2不定時(shí)積分不定時(shí)積分T2雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器工作原理轉(zhuǎn)換器工作原理上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.2 模模/數(shù)數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)8）定時(shí)積分階段：積分器對(duì)輸入電壓在固定時(shí)間間隔內(nèi)積分定時(shí)積分階段：積分器對(duì)輸入電壓在固定時(shí)間間隔內(nèi)積分1CTN T11o101dTiCiiuN TTutuuCRRCRC 不定時(shí)積分階段：積分器對(duì)參考電壓不定時(shí)積分階段：積分器對(duì)參考電壓 UR積分，積分，uo=0結(jié)束。結(jié)束。2

24、o201d0TCCCRiRiN TD TN TUutuUuCRRCRCRC輸出數(shù)字量：輸出數(shù)字量：2CRiTNDuTU其中，其中，TC為時(shí)鐘脈沖為時(shí)鐘脈沖(CP)的周期。的周期。與積分電路參數(shù)無(wú)關(guān)！與積分電路參數(shù)無(wú)關(guān)！上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.2 模模/數(shù)數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)9）由于采用了積分器，可有效抑制各種平均值為零的噪由于采用了積分器，可有效抑制各種平均值為零的噪聲。雙積分型聲。雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，工作性轉(zhuǎn)換器的優(yōu)點(diǎn)是抗干擾能力強(qiáng)，工作性能穩(wěn)定。能穩(wěn)定。雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換過(guò)程中兩次積分的轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換過(guò)程中兩

25、次積分的R、C參數(shù)參數(shù)相同，所以轉(zhuǎn)換結(jié)果與相同，所以轉(zhuǎn)換結(jié)果與R、C的值無(wú)關(guān)?？梢杂镁容^低的的值無(wú)關(guān)?？梢杂镁容^低的元器件做成精度很高的雙積分型元器件做成精度很高的雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器。雙積分型雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器的主要缺點(diǎn)是工作速度低，一般轉(zhuǎn)換器的主要缺點(diǎn)是工作速度低，一般都在每秒幾十次以?xún)?nèi)。主要應(yīng)用于對(duì)轉(zhuǎn)換速度要求不高的都在每秒幾十次以?xún)?nèi)。主要應(yīng)用于對(duì)轉(zhuǎn)換速度要求不高的場(chǎng)合。場(chǎng)合。上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.2 模模/數(shù)數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)10）u A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)分辨率分辨率 以輸出二進(jìn)制數(shù)或十進(jìn)制數(shù)

26、的位數(shù)表示，它說(shuō)明以輸出二進(jìn)制數(shù)或十進(jìn)制數(shù)的位數(shù)表示，它說(shuō)明A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)的分辨能力。位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換器對(duì)輸入信號(hào)的分辨能力。位數(shù)越多，誤差越小，轉(zhuǎn)換精度越高。轉(zhuǎn)換精度越高。量化誤差量化誤差 又稱(chēng)為最低有效位誤差或分層誤差，由于轉(zhuǎn)換器的有又稱(chēng)為最低有效位誤差或分層誤差，由于轉(zhuǎn)換器的有限分辨率（量化單位有限）而造成。限分辨率（量化單位有限）而造成。最大線性誤差（精度）最大線性誤差（精度）A/D轉(zhuǎn)換器實(shí)際傳輸特性曲線與理想傳輸特性曲線之轉(zhuǎn)換器實(shí)際傳輸特性曲線與理想傳輸特性曲線之間的最大偏差。間的最大偏差。 上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.2 模模/數(shù)數(shù)

27、(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)11）u A/D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)(續(xù)續(xù))轉(zhuǎn)換速度轉(zhuǎn)換速度 完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。電源電壓抑制比電源電壓抑制比 保持輸入模擬電壓不變，當(dāng)轉(zhuǎn)換電路電源電壓發(fā)生變保持輸入模擬電壓不變，當(dāng)轉(zhuǎn)換電路電源電壓發(fā)生變化時(shí)，對(duì)輸出產(chǎn)生的影響，一般用輸出數(shù)字量的絕對(duì)化時(shí)，對(duì)輸出產(chǎn)生的影響，一般用輸出數(shù)字量的絕對(duì)變化量來(lái)表示。變化量來(lái)表示。 上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.2 模模/數(shù)數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)12）u集成集成A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 ADC0809ADC0809內(nèi)部基本電路是逐次比較型內(nèi)

28、部基本電路是逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換電路，其原轉(zhuǎn)換電路，其原理框圖及芯片引腳排列圖如圖所示。理框圖及芯片引腳排列圖如圖所示。上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.2 模模/數(shù)數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)13）IN0IN7：8路模擬信號(hào)輸入端。路模擬信號(hào)輸入端。A2、A1、A0：8路模擬信號(hào)的地址碼輸入端。路模擬信號(hào)的地址碼輸入端。D0D7：轉(zhuǎn)換后輸出的數(shù)字信號(hào)。：轉(zhuǎn)換后輸出的數(shù)字信號(hào)。START：?jiǎn)?dòng)端。下降沿觸發(fā)，：?jiǎn)?dòng)端。下降沿觸發(fā)，A/D轉(zhuǎn)換開(kāi)始進(jìn)行。轉(zhuǎn)換開(kāi)始進(jìn)行。ALE：通道地址鎖存信號(hào)輸入端。：通道地址鎖存信號(hào)輸入端。 OE：輸出允許端。：輸出允許端。 EOC

29、：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，由內(nèi)部控制邏輯電路產(chǎn)生。：轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，由內(nèi)部控制邏輯電路產(chǎn)生。 UR(+)和和UR( )：參考電壓輸入端。該電壓確定輸入模擬量：參考電壓輸入端。該電壓確定輸入模擬量的電壓范圍。若將的電壓范圍。若將UR(+)接接UDD，UR( )接接GND，當(dāng)電源電，當(dāng)電源電壓壓UDD為為+5V時(shí)，輸入模擬量的電壓范圍為時(shí)，輸入模擬量的電壓范圍為0+5V。UDD：電源端，：電源端，+5V。GND：接地端。：接地端。上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.2 模模/數(shù)數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)14）u集成集成A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 MC14433MC14433內(nèi)部基本電路

30、為雙積分型內(nèi)部基本電路為雙積分型A/D轉(zhuǎn)換電路，原理如圖轉(zhuǎn)換電路，原理如圖上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.2 模模/數(shù)數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)15）虛線框內(nèi)為集成電路內(nèi)部電路，框外為外接元件。模虛線框內(nèi)為集成電路內(nèi)部電路，框外為外接元件。模擬電路為積分器。擬電路為積分器。R1，C1為積分電阻和電容，它們的取值與為積分電阻和電容，它們的取值與電路選定的時(shí)鐘頻率和電壓量程有關(guān)。例如，當(dāng)時(shí)鐘頻率電路選定的時(shí)鐘頻率和電壓量程有關(guān)。例如，當(dāng)時(shí)鐘頻率為為66kHz，C1選選0.1F時(shí)，若量程為時(shí)，若量程為2V，R1取取470；若量程；若量程為為200mV，R1取取27

31、k。電容電容C0存放積分器的失調(diào)電壓，存放積分器的失調(diào)電壓，電路可根據(jù)電路可根據(jù)C0記錄的失調(diào)電壓自動(dòng)調(diào)零。記錄的失調(diào)電壓自動(dòng)調(diào)零。C0的推薦取值為的推薦取值為0.1F 4位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍為位十進(jìn)制計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)范圍為01999。鎖存器用來(lái)。鎖存器用來(lái)存放轉(zhuǎn)換結(jié)果。存放轉(zhuǎn)換結(jié)果。上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.2 模模/數(shù)數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)16）Uag是積分器的接地端。是積分器的接地端。Uref是雙積分器參考電壓輸入端。是雙積分器參考電壓輸入端。參考電壓取值有兩個(gè)，分別為參考電壓取值有兩個(gè)，分別為200mV和和2V,對(duì)應(yīng)的模擬電壓量對(duì)應(yīng)的模擬電

32、壓量程為程為199.9mV和和1.999V，Ui是待轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)輸入端。是待轉(zhuǎn)換的模擬信號(hào)輸入端。時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖。在時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生系統(tǒng)時(shí)鐘脈沖。在CP0和和CP1輸入端輸入端之間接不同阻值的電阻，可產(chǎn)生不同的內(nèi)部時(shí)鐘頻率。當(dāng)外之間接不同阻值的電阻，可產(chǎn)生不同的內(nèi)部時(shí)鐘頻率。當(dāng)外接電阻接電阻RC依次取依次取750k，470k，360k等典型值時(shí)，相應(yīng)時(shí)等典型值時(shí)，相應(yīng)時(shí)鐘頻率依次為鐘頻率依次為50kHz，66kHz和和100kHz。如果要從外部輸入。如果要從外部輸入時(shí)鐘脈沖就不接時(shí)鐘脈沖就不接RC，時(shí)鐘脈沖直接從，時(shí)鐘脈沖直接從CP1端輸入。端輸入。上一頁(yè)上一頁(yè)下一頁(yè)下一頁(yè)目目 錄錄返返 回回退退 出出附附1.2 模模/數(shù)數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器（續(xù)（續(xù)17）DU：鎖存器觸