數(shù)字電子技術ch9.ppt

1、單片機仿真頭,引入,Analog,Digital,引入,“翻譯”,電子設計競賽賽題,Analog,Digital,引入,“翻譯”,9.1 概述,9.2 D/A轉換器,9.3 A/D轉換器,9.4 D/A和A/D轉換器綜合應用,第9章 模數(shù)與數(shù)模轉換器,New！,9.1.0 學習要求與學習重點,New！,9.1.2 A/D轉換基本原理,9.1.1 D/A轉換基本原理,9.1 本章總論, 本章學習要求,掌握D/A 、A/D轉換的基本原理 掌握各種D/A 、A/D轉換器的工作原理； 掌握幾種集成D/A、A/D轉換器的應用； 能夠估計D/A、A/D轉換器的誤差。,9.1.0 學習要求與學習重點,Ema

2、il me please if you have any questions: win_,9.1.0 學習要求與學習重點, 本章學習重點, D/A 、A/D轉換原理 D/A 、A/D轉換器的設計思路和工作原理 集成D/A 、A/D轉換器的應用, D/A轉換原理,9.1.1 D/A轉換基本原理,基礎知識, D/A轉換參數(shù), D/A轉換原理,基礎知識,9.1.1 D/A轉換基本原理,若要DA，須有一個模擬參考量R ，使得 A=DR,設 maxA=R 則 0D1 D是一個不大于1的n進制數(shù)。,本課程中，D是二進制數(shù)： D=a121+a222+an2n , ai(0, 1),基礎知識,9.1.1 D/

3、A轉換基本原理, D/A轉換原理,可用一個參考電壓VREF作模擬參考量。,基礎知識,9.1.1 D/A轉換基本原理, D/A轉換原理,基礎知識,9.1.1 D/A轉換基本原理, D/A轉換原理,A=DR,D=a121+a222+an2n,A=DR= ( a12 n1+a22 n2+an2 0),A=DR= ( D n12 n1+ D n22 n2+ D 02 0),量化單位D的一個最低有效位（LSB）, D/A轉換參數(shù),基礎知識,9.1.1 D/A轉換基本原理,分辨力D/A轉換器分辨模擬量最小值的能力，也就是最低位LSB所代表的模擬量。,分辨率D/A轉換器的位數(shù)。D/A轉換器分辨最小模擬量的能

4、力也就越強。,分辨力與分辨率是統(tǒng)一的，有的材料對二者不加區(qū)分。, D/A轉換參數(shù),應用基礎,9.1.1 D/A轉換基本原理,滿量程D/A轉換器可輸出模擬量的最大值。 (2 n1)VREF,通常用2 nVREF指代滿量程標稱滿量程。, D/A轉換參數(shù),應用基礎,9.1.1 D/A轉換基本原理,精度 一般以滿量程相對誤差來說明D/A轉換器的精度 ：,Umax最大絕對誤差, A/D轉換原理,9.1.2 A/D轉換基本原理,基礎知識, A/D轉換參數(shù), A/D轉換原理,基礎知識,9.1.2 A/D轉換基本原理,A/D轉換將模擬信號變換為數(shù)字信號,若參考量為R， 則 DA/R,?, A/D轉換原理,基礎

5、知識,9.1.2 A/D轉換基本原理,量化單位, A/D轉換原理,基礎知識,9.1.2 A/D轉換基本原理, A/D轉換原理,基礎知識,9.1.2 A/D轉換基本原理,量化誤差因mmin 不能是無窮小而帶來的誤差。量化誤差是不可消除的。, A/D轉換原理,？問題？,9.1.2 A/D轉換基本原理,采用了A/D轉換器，會不會使整個系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的精度降低 ？, A/D轉換參數(shù),基礎知識,9.1.2 A/D轉換基本原理,分辨力與分辨率, A/D轉換參數(shù),基礎知識,9.1.2 A/D轉換基本原理,量化誤差, A/D轉換參數(shù),基礎知識,9.1.2 A/D轉換基本原理,精度 nLSB,滿量程相對誤差 nL

6、SB量化帶來的誤差,A/D轉換器的精度不僅僅取決于量化誤差，而是由多種因素決定的。如某A/D轉換器的精度為0.5%1LSB。1LSB稱為一個字誤差，通常即為量化誤差誤差。, A/D轉換參數(shù),基礎知識,9.1.2 A/D轉換基本原理,線性, A/D轉換參數(shù),基礎知識,9.1.2 A/D轉換基本原理,轉換時間完成一次轉換所用的時間, A/D轉換參數(shù),基礎知識,9.1.2 A/D轉換基本原理,轉換速率每秒轉換的次數(shù),9.2.1 權電阻型D/A轉換器,New！,9.2.3 集成D/A轉換器及其應用,9.2.2 R-2R網(wǎng)絡型D/A轉換器,9.2 D/A轉換器,9.2.1 權電阻型D/A轉換器,基礎知識

7、,9.2.1 權電阻型D/A轉換器,基礎知識,uo=I Rf,基礎知識,9.2.2 R-2R網(wǎng)絡型D/A轉換器,應用基礎,9.2.3 集成D/A轉換器及其應用,7520典型10bit DAC,采用CMOS電子開關 與TTL電平兼容 電源電壓范圍：515V 采用R-2R電阻網(wǎng)絡,9.2.3 集成D/A轉換器及其應用,工程應用,應用基礎,9.2.3 集成D/A轉換器及其應用,0832與P兼容的8bitDAC,采用CMOS和薄膜Si-Cr電阻相容工藝，溫漂低 具有二級數(shù)字輸入緩沖鎖存器，可與數(shù)據(jù)P數(shù)據(jù) 總線直接相連，無需另接鎖存器 屬乘法D/A轉換器可工作于四個象限 與TTL電平兼容 數(shù)字地與模擬地

8、可分開，使用靈活,應用基礎,9.2.3 集成D/A轉換器及其應用,MAX5013新產(chǎn)品12bit高速DAC,工作速率達100MHZ 建立時間僅13ns 內(nèi)含主-從式鎖存器 電源電壓+5V或-5.2V 與TTL和ECL電導兼容,工程應用,9.2.3 集成D/A轉換器及其應用,擴充知識,9.2.3 集成D/A轉換器及其應用,No_360S D-A轉換器,八路13位數(shù)模轉換器MAX547,圖象處理DAC,9.3.1 并行比較型A/D轉換器,New！,9.3.4 逐次比較型A/D轉換器,9.3.3 并-串比較型A/D轉換器,9.3 A/D轉換器,9.3.2 串行比較型A/D轉換器,9.3.6 A/D轉

9、換器產(chǎn)品舉例,9.3.5 雙積分型A/D轉換器,9.3.1 并行比較型A/D轉換器,Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADC,基本原理,串行比較型A/D轉換器,Content:Ch9ADC and DAC9.3 ADC,基本原理,9.3.1 串行比較型A/D轉換器,Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADC,基本原理,9.3.1 并-串比較型A/D轉換器,Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADC,9.3.4 逐次比較型ADC,基本原理,Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADC,9.3.5 雙積分型ADC,基本原理,C

10、ontent:Ch9 ADC and DAC9.3 ADC,9.3.5 雙積分型ADC,基本原理,Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADC,9.3.5 雙積分型ADC,基本原理,時段：固定時間積分,到時結束,時段：固定斜率積分，過零結束,Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADC,9.3.5 雙積分型ADC,基本原理,優(yōu)點：精度較高，對元件要求低,缺點：速度低,9.3.6 A/D轉換器產(chǎn)品舉例,Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADC,工程應用基礎,ADC0809,特點： 屬CMOS電路 8路模擬輸入，8 bit 輸出(3S門) 與常用

11、P兼容 采用逐次比較法，轉換時間約100s,9.3.6 A/D轉換器產(chǎn)品舉例,Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADC,工程應用基礎,9.3.6 A/D轉換器產(chǎn)品舉例,Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADC,工程應用基礎,ICL7106/7107,特點： 直接輸出7段譯碼信號 7106驅(qū)動LCD；7107驅(qū)動LED 十進制3位半A/D轉換器 雙積分型電路，內(nèi)含基準源,9.3.6 A/D轉換器產(chǎn)品舉例,Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADC,工程應用,9.3.6 A/D轉換器產(chǎn)品舉例,Content:Ch9 ADC and DAC9

12、.3 ADC,工程應用基礎,MAX1011,特點： 6bit高速A/D轉換器，速率可達90M 帶偏移矯正的55MHZ帶寬差動放大器 功耗僅190mW 有效位為5.85bit,9.3.6 A/D轉換器產(chǎn)品舉例,Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADC,工程應用,9.3.6 A/D轉換器產(chǎn)品舉例,Content:Ch9 ADC and DAC9.3 ADC,工程應用,A/D轉換器最新產(chǎn)品舉例,TI推出業(yè)界首個集成12位a-d轉換器和超低功耗閃存的微控制器系列,-ADC,9.4.1 應用領域,New！,9.4.3 綜合應用舉例,9.4.2 產(chǎn)品選用原則,9.4 D/A和A/D轉換

13、器綜合應用,9.4.1 ADC 與 DAC 應用領域,Content:Ch9 ADC and DAC9.4 How to use,工程應用,簡單數(shù)字應用系統(tǒng),數(shù)字計算機應用系統(tǒng),通信,音頻/視頻系統(tǒng),測量儀器,9.4.2 ADC 與 DAC產(chǎn)品選用原則,Content:Ch9 ADC and DAC9.4 How to use,工程應用,選擇電路類型選擇,轉換速率選擇,分辨率與精度選擇,功能選擇,性能價格比, ADC 選用一例,9.4.2 ADC 與 DAC產(chǎn)品選用原則,Content:Ch9 ADC and DAC9.4 How to use,工程應用,ADC 工程選用一例,放大,簡化,簡化

14、,位置傳感信號,電動機控制信號,規(guī)范化,9.4.2 ADC 與 DAC產(chǎn)品選用原則,Content:Ch9 ADC and DAC9.4 How to use,工程應用,ADC 工程選用一例,計算機 控制系統(tǒng),機械 運動機構,傳感器輸出電壓為05V，分辨力為2.5mV,運動控制范圍為0200mm，控制精度不低于0.2mm,ADC,ADC在何處？,9.4.3 ADC 與 DAC 綜合應用舉例,Content:Ch9 ADC and DAC9.4 How to use,工程應用,歷屆全國大學生電子設計競賽題目,Email me please if you have any questions: w

15、in_,問題征集,9.4.3 ADC 與 DAC 綜合應用舉例,Content:Ch9 ADC and DAC9.4 How to use,工程應用,問題征集,通過觀察，較系統(tǒng)地提出一個ADC 與/或 DAC 應用的問題。,本章小結,1. A/D轉換器和D/A轉換器是數(shù)字系統(tǒng)和各種工程技術相聯(lián)系的橋梁，在二者之間起著“翻譯”的作用。 2. 實現(xiàn)D/A轉換和A/D轉換，都需要一個模擬參考量R ，使得 A=DR 和 D,3. 常用的D/A轉換器主要有權電阻型和R-2R網(wǎng)絡型兩種電路。由于R-2R網(wǎng)絡型的電阻種類少，易于集成和提高精度，因此多為集成D/A轉換器所采用。 4. 常用的A/D轉換器主要有雙積分型、逐次比較型和并行比較型三種。三種電路在精度、轉