數(shù)字電子技術基礎第二版侯建軍第七章(已修改)
2025-05-11 08:22 本頁面
【正文】 第七章 D/A轉換器和 A/D轉換器 第一節(jié) D/A和 A/D轉換的基本原理 第二節(jié) D/A轉換器 第三節(jié) A/D轉換器 小結 一 、 模擬量 、 數(shù)字量以及二者的相互轉換 第一節(jié) D/A和 A/D轉換的基本原理 連續(xù)變化的物理量稱為 模擬量 ，模擬量是可以連續(xù)取值的。有規(guī)律但不連續(xù)的變化量稱為 數(shù)字量 ，也叫 離散量 。數(shù)字量是不能連續(xù)取值的。 連續(xù)變化的模擬量 電壓、電流或頻率等電量 被控對象 傳 感 器 A/D 轉 換 數(shù)字信號 處理后的數(shù)字信息 數(shù)字系統(tǒng) 電的模擬量 D/A 轉 換 執(zhí) 行 機 構 數(shù)字控制 系統(tǒng)框圖 二 、 D/A轉換的基本原理 第一節(jié) D/A和 A/D轉換的基本原理 要將模擬量 A轉換為數(shù)字量 D，需要一個模擬參考量R ，使得 A = DR 若 max{A}=R 則 0≤D≤1 即數(shù)字量 D是一個不大于 1的 n進制數(shù) 。 自然 ， 這里的D是二進制數(shù)： D = a12－ 1 + a22－ 2 + … + an2－ n , ai∈ (0, 1) 實際中通常用一個參考電壓 UREF作模擬參考量。 )222(2002211 DDDRDRA nnnnn ????????? ?第一節(jié) D/A和 A/D轉換的基本原理 )222(202211 nnnn aaaR D R A ????? ?? ? 注意， A雖是模擬量，但并不能取任意值，而只能根據(jù)輸入量 D得到某些特定值。 A D O LSB D/A轉換特性 三、 D/A轉換器的主要技術參數(shù) 分辨力： D/A轉換器輸出模擬量的最小值能力。 分辨率： 通常指 A/D轉換器輸出數(shù)字的二進制位數(shù)。 滿量程 ： D/A轉換器可輸出模擬量的最大值 。 非線性誤差 ：在滿量程范圍內偏離理想轉換特性的最大值稱為非線性誤差。 第一節(jié) D/A和 A/D轉換的基本原理 也就是最低有效位 LSB所對應的模擬量 ，記作 RLSB 。 顯然位數(shù)越多， D/A轉換器所能輸出的最小模擬量值也越小，因而分辨力與分辨率是統(tǒng)一的。有時對二者不加區(qū)分。 轉換精度 ： 通常以滿量程相對誤差來說明 D/A轉換器的轉換精度 。 建立時間 ： 從輸入數(shù)字信號穩(wěn)定到輸出模擬信號穩(wěn)定所需要的時間。 (Δu)max為最大絕對誤差。 溫度系數(shù) ： 在規(guī)定范圍內，溫度變化 1℃ 時，增益、線性度、零點及偏移等參數(shù)的變化量分別稱為增益溫度系數(shù)、線性度溫度系數(shù)、零點溫度系數(shù)、偏移溫度系數(shù)。 L SBm ax2)(Uun??? 建立時間決定了 D/A轉換器輸出信號所能達到的最小重復周期。 三、 D/A轉換器的主要技術參數(shù) 第一節(jié) D/A和 A/D轉換的基本原理 四、 A/D轉換的基本原理 A/D轉換的過程，是一個將模擬信號變換為數(shù)字信號的編碼過程。 若模擬參考量為 R， 則輸出數(shù)字量 D和輸入模擬量 A之間的關系為 D≈ A/R 第一節(jié) D/A和 A/D轉換的基本原理 D A/D轉換器 A R（ UREF） A/D轉換 A/D轉換類似用天平測量質量 質量天平儀 mX X 質量天平儀m mmin 數(shù)字 D永遠不能精確地表示被測物體質量 mx，而只能以一個最小砝碼 mmin的精度去逼近。 mmin稱為量化單位 。 無論 mmin多小 ， 總不能是無窮小 ，由 mmin不能是無窮小而帶來的誤差稱為量化誤差 。 量化誤差是不能消除的 。但 A/D轉換得出的數(shù)字量可以提供較模擬量更多的有效數(shù)字 ，使得數(shù)據(jù)處理的總體精度大大提高 。 第一節(jié) D/A和 A/D轉換的基本原理 D A O LSB 五 、 A/D轉換器的主要技術參數(shù) 分辨力 ： A/D轉換器分辨最小模擬量的能力。 分辨率 ： A/D轉換器的二進制位數(shù)。 量化誤差 ： 量化誤差通常是指 1個 LSB的輸出變化所對應模擬量的范圍。 轉換精度 ： A/D轉換器的轉換精度不僅僅取決于量化誤差，而是由多種因素決定的。 A/D轉換器的轉換精度一般表示為 γ177。 nLSB。 轉換時間 ： 完成一次轉換所用的時間。 第一
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