[工學(xué)]第8章數(shù)模轉(zhuǎn)換(已修改)
2024-10-28 18:50 本頁(yè)面
【正文】 第 8章 模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換 1 第 8章 模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換 概述 數(shù) /模（ D/A） 轉(zhuǎn)換器 模 /數(shù)（ A/D） 轉(zhuǎn)換器 ?模擬量 —— 連續(xù)變化的物理量 ?數(shù)字量 —— 時(shí)間和數(shù)值上都離散的量 第 8章 模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換 2 概述 數(shù)字量 數(shù)字量 模擬量 微型 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 多 路 開(kāi) 關(guān) 放大器 放大器 物理量 1 物理量 2 物理量 n 放大器 傳感器 傳感器 傳感器 A/D轉(zhuǎn)換器 采樣保持器 受控對(duì)象 控制信號(hào) 模擬量 D/A轉(zhuǎn)換器 放大驅(qū)動(dòng)電路 … 第 8章 模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換 3 ? 傳感器 ? 測(cè)量物理量并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（模擬電壓或電流） ? 放大器 ? 傳感器輸出的信號(hào)放大到 ADC所需的量程范圍 ? 多路開(kāi)關(guān) ? 多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)分時(shí)連接到 A/D轉(zhuǎn)換器 ? 采樣保持器 ? 周期性采樣連續(xù)信號(hào)，并在 A/D轉(zhuǎn)換時(shí)保持不變 ? 放大驅(qū)動(dòng)電路 ? 采用功率放大器，驅(qū)動(dòng)受控設(shè)備 第 8章 模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換 4 數(shù) /模（ D/A） 轉(zhuǎn)換器 1. D/A轉(zhuǎn)換的基本原理 2． D/A轉(zhuǎn)換器的指標(biāo) 3. D/A轉(zhuǎn)換器 DAC0832 第 8章 模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換 5 數(shù)字量 → 按權(quán)相加 → 模擬量 ＝ 1 23＋ 1 22＋ 0 21＋ 1 20 1101B ＝ 13 第 8章 模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換 6 DAC的核心部件 一般需要外接 ① 解碼網(wǎng)絡(luò) ② 電子轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) ③ 運(yùn)算放大器 ④ 精密電壓基準(zhǔn)源 ? DAC一般包含 集成 ADC芯片內(nèi)部一般含有： ? 解碼網(wǎng)絡(luò) ? 電子轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) ? 緩沖寄存器 不同的 DAC的差別主要表現(xiàn)在： 采用不同的解碼網(wǎng)絡(luò)。 第 8章 模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換 7 T型電阻解碼網(wǎng)絡(luò) D/A轉(zhuǎn)換器 Rfb Rfb Vout + _ I1 S1 D1 c 2R R I2 S2 D2 b 2R R I0 S0 D0 d 2R 2R R I3 S3 D3 a 2R VREF 電阻網(wǎng)絡(luò) 基準(zhǔn)電壓 電子開(kāi)關(guān) Iout1 Iout2 第 8章 模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換 8 T型電阻解碼網(wǎng)絡(luò) D/A轉(zhuǎn)換器 Rfb Rfb Vout + _ I1 S1 D1 c 2R R I2 S2 D2 b 2R R I0 S0 D0 d 2R 2R R I3 S3 D3 a 2R VREF 虛地 運(yùn)算放大器 等效電阻為 R Iout1 Iout2 第 8章 模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換 9 說(shuō)明： ? 支路電流 Ii或者流入地或者流入虛地 ， 其值恒定不變 。 當(dāng) Ii流入虛地時(shí) ， 它成為IOUT1的一部分流經(jīng)反饋電阻 ， 形成輸出電壓的一部分 。 ? 任一節(jié)點(diǎn) （ a、 b、 c、 d） 向右看去的等效電阻均為 R， 且兩個(gè)支路的電阻相等均為2R， 即電流 I每經(jīng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)即平均分流一次 。 第 8章 模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換 10 電路中總電流 I及各節(jié)點(diǎn)的支路電流： I =VREF/R I3=I/2 I2=I3/2=I/22 I1=I2/2=I/23 I0=I1/2=I/24 Iout1=I3+I2+I1+I0 =VREF/R (1/2+1/22+1/23+1/24) Rfb=R Vout=Iout1 Rfb =VREF [(23+22+21+20)/24] Vout=(D/2n) VREF 第 8章 模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換 11 2． D/A轉(zhuǎn)換器的指標(biāo) 1）分辨率 ? 反映 D/A轉(zhuǎn)換的靈敏度，是指 D/A轉(zhuǎn)換器能夠辨別的最小電壓增量，通常用最低有效位對(duì)應(yīng)的模擬量表示。 ? 例如，電壓滿量程是 10V， 8位 D/A轉(zhuǎn)換器 分辨率為 。 ? 在工程中，直接以 DAC能轉(zhuǎn)換的二進(jìn)制位數(shù)表示分辨率。如 1 1 16位 DAC。 12 n －分辨率＝FSV第 8章 模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換 12 2）轉(zhuǎn)換精度 ? 表示輸出電壓接近理想值的程度。 ? 絕對(duì)轉(zhuǎn)換精度 ? 用數(shù)字量的最低有效位（ LSB)的一半表示。 即： ? 相對(duì)轉(zhuǎn)換精度 ? 絕對(duì)轉(zhuǎn)換精度相對(duì)于滿量程輸出的電壓值表示。 即： 12 ?? nFSV121212121??????? nnL S B第 8章 模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換 13 3）轉(zhuǎn)換速率和建立時(shí)間 ? 轉(zhuǎn)換速率是指模擬輸出電壓的變化速度。 ? 建立時(shí)間是指輸入代碼為全 1時(shí)，輸出模擬量達(dá)到滿量程值的 時(shí)所需時(shí)間。 4）線性誤差 ? 輸出特性偏離理想轉(zhuǎn)換特性的最大值。 ? 一般用折合的輸入數(shù)字量表示。 例：線性誤差小于 。 LSB21?LSB21第 8章 模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換 14 D輸 入 數(shù) 字 量V 0輸 出 模 擬 值t ( 時(shí) 間 ）最 終 值 L S B21?t ( 時(shí) 間 ）建立時(shí)間示意圖 第 8章 模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換 15 線性誤差示意圖 理想曲線 線性誤差 實(shí)際曲線 數(shù)字入 模擬出 第 8章 模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換 16 3. D/A轉(zhuǎn)換器 DAC0832 1） DAC0832的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2） DAC0832的工作方式 3） DAC0832的電壓輸出電路 4） DAC0832的應(yīng)用 第 8章 模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換 17 1） DAC0832的引腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu) LE2 LE1 Rfb AGND DAC0832 Vcc ILE VREF 輸入 寄 存 器 DGND DI7～ DI0 D/A 轉(zhuǎn) 換 器 DAC 寄 存 器 Iout2 Iout1 CS WR1 WR2 XFER 第 8章 模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換 18 DAC0832的內(nèi)部結(jié)構(gòu)說(shuō)明 ? DAC0832內(nèi)部含有： ? 二級(jí)鎖存器 （ 8位輸入寄存器、 8位 DAC寄存器） ? 一個(gè)（ R－ 2R ） T型解碼網(wǎng)絡(luò) ? DAC0832為電流輸出型芯片 ? 轉(zhuǎn)換結(jié)果以一對(duì)差動(dòng)電流 IOUT1和 IOUT2輸出 ? 當(dāng)外接運(yùn)算放大器時(shí)才能得到模擬電壓。 ? DAC0832能直接與微機(jī)接口 ? 芯片內(nèi)部具有二級(jí)鎖存器 ? 數(shù)據(jù)輸入電平與 TTL電平相兼容 第 8章 模 /數(shù)和數(shù) /模轉(zhuǎn)換 19 LE2 LE1 DAC0832 輸入 寄 存 器 DI7～ DI0 D/A 轉(zhuǎn) 換 器 DAC 寄 存 器 Iout1 2） DAC0832的工作方式 ? 三種工作方式：兩級(jí)鎖存 、
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