模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計與實現(xiàn)ppt課件

1、常用模擬量：溫度、濕度、壓力、流量、速度等。從模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換稱為模/數(shù)轉(zhuǎn)換簡稱A/D轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)模/數(shù)轉(zhuǎn)換的電路叫做A/D轉(zhuǎn)換器簡稱ADC；從數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換稱為數(shù)/模轉(zhuǎn)換簡稱D/A轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)數(shù)/模轉(zhuǎn)換的電路稱為D/A轉(zhuǎn)換器簡稱DAC。 典型數(shù)字控制系統(tǒng)框圖A/D轉(zhuǎn)換目的：將時間延續(xù)、幅值也延續(xù)的模擬信號轉(zhuǎn)換為時間離散、幅值也離散的數(shù)字信號。四個步驟：采樣、堅持、量化、編碼。 1. 采樣與堅持 1將一個時間上延續(xù)變化的模擬量轉(zhuǎn)換成時間上離散的模擬量稱為采樣。 圖7-7 采樣過程表示圖 取樣定理：設(shè)取樣脈沖s(t)的頻率為fS，輸入模擬信號x(t)的最高頻率分量的頻率為fmax，

2、必需滿足 fs 2fmaxy(t)才可以正確的反映輸入信號(從而能不失真地恢復(fù)原模擬信號)。通常取fs 2.53fmax 。 2由于A/D轉(zhuǎn)換需求一定的時間，在每次采樣以后，需求把采樣電壓堅持一段時間。 s(t)有效期間，開關(guān)管VT導(dǎo)通，uI向C充電，uO (=uc)跟隨uI的變化而變化；s(t)無效期間，開關(guān)管VT截止，uO (=uc)堅持不變，直到下次采樣。由于集成運(yùn)放A具有很高的輸入阻抗，在堅持階段，電容C上所存電荷不易泄放。 圖7-8 采樣堅持電路數(shù)字量最小單位所對應(yīng)的最小量值叫做量化單位。將采樣堅持電路的輸出電壓歸化為量化單位的整數(shù)倍的過程叫做量化。用二進(jìn)制代碼來表示各個量化電平的過

3、程，叫做編碼。一個n位二進(jìn)制數(shù)只能表示2n個量化電平，量化過程中不可防止會產(chǎn)生誤差，這種誤差稱為量化誤差。量化級分得越多n越大，量化誤差越小。 直接A/D轉(zhuǎn)換器：并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器 逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器 間接A/D轉(zhuǎn)換器：雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器 電壓轉(zhuǎn)換型A/D轉(zhuǎn)換器 1. 逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器8位A/D轉(zhuǎn)換器，輸入模擬量uI=6.84V， 基準(zhǔn)電壓 UREF=10V。 當(dāng)D7D6D5D4D3D2D1D0=11111111時，uo=UREFCPD7D6D5D4D3D2D1D0u0 (V)uIuO010000000511110000007.502101000006.251310110000

4、6.87504101010006. 562515101011006.7187516101011106.79687517101011116.83593751uIuO為為1否那么為否那么為0 圖7-10 8位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器波形圖 1.分辨率 分辨率是指A/D轉(zhuǎn)換器輸出數(shù)字量的最低位變化一個數(shù)碼時，對應(yīng)輸入模擬量的變化量。 通常以ADC輸出數(shù)字量的位數(shù)表示分辨率的高低，由于位數(shù)越多，量化單位就越小，對輸入信號的分辨才干也就越高。 例如，輸入模擬電壓滿量程為10V，假設(shè)用8位ADC轉(zhuǎn)換時，其分辨率為10V/2839mV，10位的ADC是9.76mV，而12位的ADC為2.44mV。 2. 轉(zhuǎn)換

5、速度 完成一次A/D轉(zhuǎn)換所需求的時間叫做轉(zhuǎn)換時間，轉(zhuǎn)換時間越短，那么轉(zhuǎn)換速度越快。 雙積分ADC的轉(zhuǎn)換時間在幾十毫秒至幾百毫秒之間； 逐次比較型ADC的轉(zhuǎn)換時間大都在1050s之間； 并行比較型ADC的轉(zhuǎn)換時間可達(dá)10ns。 集成A/D轉(zhuǎn)換器規(guī)格種類繁多，常見的有ADC0804、ADC0809、MC14433等。 1. ADC0804 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC0804是一種逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器。 1ADC0804的主要功能及參數(shù)如下： 分辨率為8位。 線性誤差為1/2LSB。 三態(tài)鎖存輸出，輸出電平與TTL兼容。 +5V單電源供電，模擬電壓輸入范圍05V。 功耗小于20mW。 不用進(jìn)展零點(diǎn)和滿度

6、調(diào)整。 轉(zhuǎn)換速度較高，可達(dá)100S。 圖7-13 ADC0804引腳圖UIN+、UIN-：模擬信號輸入。 UREF：基準(zhǔn)電壓輸入端。 CLK：時鐘信號輸入端。 2ADC0804各引腳功能闡明如下：D0D7：數(shù)據(jù)輸出端，有三態(tài)功能，能與微機(jī)總線相接。 AGND：模擬信號地。 DGND：數(shù)字信號地。 VccREF20Vin(-)7lsbDB018DB117Vin(+)6DB216DB315DB414A-GND8DB513DB612msbDB711Vref/29INTR5CLK-R19CS1RD2CLK-IN4WR3VCCVCC 接口設(shè)計接口設(shè)計2CWRRDINTRDATAiVINTR2CWRRDD0D1D2D3D4D5D6D7 小結(jié)：小結(jié)：A/D轉(zhuǎn)換須經(jīng)過采樣、堅持、量化、編轉(zhuǎn)換須經(jīng)過采樣、堅持、量化、編碼四個步驟才干完成。采樣、堅持由采樣堅持碼四個步驟才干完成。采樣、堅持由采樣堅持電路完成；量化和編碼須在轉(zhuǎn)換過程中實現(xiàn)。電路完成；量化和編碼須在轉(zhuǎn)換過程中實現(xiàn)。 可供我們選擇運(yùn)用的集成可供我們選擇運(yùn)用的集成ADC和和DAC芯片種類芯