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数字电路课件:第十一章 数-模和模-数转换.ppt
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数字电路课件:第十一章 数-模和模-数转换.ppt
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11-1
第十一章 数-模和模-数转换
第十一章 数-模和模-数转换
本章主要内容:
本章主要内容:
本章系统讲授数﹣模转换和模﹣数转换的基本原理和常见的典
本章系统讲授数﹣模转换和模﹣数转换的基本原理和常见的典
型电路。主要内容有:
型电路。主要内容有:
本章重点内容:
本章重点内容:
D/A
D/A
、
、
A/D
A/D
转换器的基本原理及其转换精度和转换速度
转换器的基本原理及其转换精度和转换速度
1.
1.
D/A
D/A
转换器
转换器
2.
2.
A/D
A/D
转换器
转换器
3.
3.
转换精度和转换速度
转换精度和转换速度
本章学时安排:
本章学时安排:
本章习题:
本章习题:
6
6
学时
学时
11.2
11.2
、
、
11.3
11.3
、
、
11.5
11.5
、
、
11.7
11.7
、
、
11.12
11.12
、
、
11.13
11.13
、
、
11.16
11.16
11-2
数
数
/
/
模与模
模与模
/
/
数转换器是计算机与外部设备的重要接口,也是
数转换器是计算机与外部设备的重要接口,也是
数字测量和数字控制系统的重要部件。
数字测量和数字控制系统的重要部件。
实现
实现
D/A
D/A
转换的电路称为
转换的电路称为
数
数
/
/
模转换器
模转换器
(
(
简称
简称
D/A
D/A
转换器或
转换器或
DA
DA
C
C
)
)
;实现
;实现
A/D
A/D
转换的电路称为模
转换的电路称为模
/
/
数转换器
数转换器
(
(
简称
简称
A/D
A/D
转换器或
转换器或
ADC
ADC
)
)
。
。
下面,介绍这两种电路的工作原理及其应用。
下面,介绍这两种电路的工作原理及其应用。
11.1
11.1
概述
概述
将数字信号转换为模拟信号称为
将数字信号转换为模拟信号称为
数
数
/
/
模转换
模转换
(
(
简称
简称
D/A
D/A
转换
转换
)
)
;
;
将模拟信号转换为数字信号称为
将模拟信号转换为数字信号称为
模
模
/
/
数转换
数转换
(
(
简称
简称
A/D
A/D
转换
转换
)
)
。
。
为了保证数据处理结果的准确性,
为了保证数据处理结果的准确性,
A/D
A/D
转换器和
转换器和
D/A
D/A
转换器
转换器
必须有足够的
必须有足够的
转换精度
转换精度
。为了适应快速过程的控制和检测,
。为了适应快速过程的控制和检测,
A/D
A/D
转换器和
转换器和
D/A
D/A
转换器必须有足够的
转换器必须有足够的
转换速度
转换速度
。所以,转换精度和
。所以,转换精度和
转换速度是衡量
转换速度是衡量
A/D
A/D
转换器和
转换器和
D/A
D/A
转换器性能优劣的主要指标。
转换器性能优劣的主要指标。
11-3
11.2 D/A
11.2 D/A
转换器
转换器
构成
构成
D/A
D/A
转换器的基本思想:
转换器的基本思想:
由于构成数字代码的每一位都有一定的“权”,因此为了将数
由于构成数字代码的每一位都有一定的“权”,因此为了将数
字量转换成模拟量,就必须将每一位代码按其“权”转换成相应的
字量转换成模拟量,就必须将每一位代码按其“权”转换成相应的
模拟量,然后再将代表各位的模拟量相加即可得到与该数字量成
模拟量,然后再将代表各位的模拟量相加即可得到与该数字量成
正比的模拟量。
正比的模拟量。
D/A
D/A
转换器的电路形式很多,下面分别介绍几种典型的
转换器的电路形式很多,下面分别介绍几种典型的
D/A
D/A
转换器。
转换器。
11.2.1
11.2.1
权电阻网络
权电阻网络
D/A
D/A
转换器
转换器
一个多位二进制数中每一位的
一个多位二进制数中每一位的
1
1
所代表的数值大小称为这一
所代表的数值大小称为这一
位的
位的
权
权
。如果一个
。如果一个
n
n
位二进制数用
位二进制数用
D
D
n
n
=d
=d
n-1
n-1
d
d
n-2
n-2
d
d
1
1
d
d
0
0
表示,则从
表示,则从
最高位(
最高位(
Most Significant Bit
Most Significant Bit
,简写
,简写
MSB
MSB
)到最低位(
)到最低位(
Least
Least
Si
Si
gnificant Bit
gnificant Bit
,简写
,简写
LSB
LSB
)的权将依次为
)的权将依次为
2
2
n-1
n-1
、
、
2
2
n-2
n-2
、
、
、
、
2
2
1
1
、
、
2
2
0
0
。
。
11-4
电路由电子模拟开
电路由电子模拟开
关、权电阻求和网络、
关、权电阻求和网络、
运算放大器和基准电源
运算放大器和基准电源
等部分组成。
等部分组成。
当
当
d
d
i
i
=1
=1
时,将开关
时,将开关
S
S
i
i
接到
接到
V
V
REF
REF
上,则基准电源
上,则基准电源
V
V
REF
REF
经电阻
经电阻
2
2
k
k
R
R
引起的支路电流
引起的支路电流
I
I
i
i
流向运算放大器的虚地点;当
流向运算放大器的虚地点;当
d
d
i
i
=0
=0
时,开关
时,开关
S
S
i
i
接地,将相应电阻直接接地,该支路流向运放的电流为零。
接地,将相应电阻直接接地,该支路流向运放的电流为零。
权电阻网络
权电阻网络
D/A
D/A
转换
转换
器
器
电子模拟开关
电子模拟开关
(
(
S
S
0
0
~
~
S
S
3
3
)
)
是
是
受二进制数
受二进制数
d
d
0
0
~
~
d
d
3
3
控制并由
控制并由
电子器件构成的开关。
电子器件构成的开关。
11.2 D/A
11.2 D/A
转换器
转换器
+
+
V
V
V
V
+
+
2
2
3
3
R
R
2
2
2
2
R
R
2R
2R
R
R
I
I
3
3
I
I
2
2
I
I
1
1
I
I
0
0
i
i
R
R
F
F
(R/2)
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S
S
3
3
S
S
2
2
S
S
1
1
S
S
0
0
d
d
0
0
d
d
1
1
d
d
2
2
d
d
3
3
(LSB)
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(MSB)
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v
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O
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i
f
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V
REF
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11-5
)(
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0
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2
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2
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2
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因为:
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时,
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=0
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3
2
所以:
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)2222(
2
0
0
1
1
2
2
3
3
4
REF
O
dddd
V
v
运算放大器接成反相求和电路,可得:
运算放大器接成反相求和电路,可得:
0
VV
f
ii
11.2 D/A
11.2 D/A
转换器
转换器
+
+
V
V
V
V
+
+
2
2
3
3
R
R
2
2
2
2
R
R
2R
2R
R
R
I
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3
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I
I
2
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I
1
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I
I
0
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R
R
F
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(R/2)
(R/2)
S
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3
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1
1
S
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0
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d
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0
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1
1
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2
2
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3
3
(LSB)
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(MSB)
(MSB)
v
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i
f
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V
V
REF
REF
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