中国水利水电出版社：《数字电子技术》课程教学资源（PPT课件讲稿）第8章 数模与模数转换

数字电子技术 第8章数/模与模/敝转换 范立南代红艳恩莉刘明丹 中国水利水电出版社

第8章 数/模与模/数转换 数字电子技术 第8章 数/模与模/数转换 范立南 代红艳 恩莉 刘明丹 中国水利水电出版社

第8章数/模与模/数转换 第8章数/模与模/鸫换 8.1 DAC 8.2 ADC BACK

第8章 数/模与模/数转换 第8章 数/模与模/数转换 8.1 DAC 8.2 ADC

第8章数/模与模/数转换 模拟传 放大后模 控|非电量 模拟电 放 电量 数字D/数 数字量 模拟电量执 制 大 A/D DIA 对 l() l() 计算机 行元件 器 图8-1AD、DA转换器在数字系统中的应用

第8章 数/模与模/数转换 控 制 对 象 模 拟 非 电 量 X(t) 传 感 器 模 拟 电 量 u(t) 放 大 器 放 大 后 模 拟 电 量 u(t) A/D 数 字 量D 数 字 计 算 机 数 字 量 D/A 模 拟 电 量 执 行 元 件 图 8 - 1 A/D、D/A转换器在数字系统中的应用

第8章数/模与模/数转换 8.1 DAC 811DAC的基本概念 1.转换特性 DAC电路输入的是n位二进制数字信息B(Bn1Bn 2,…,B1、B0),其最低位(LSB)的B和最高位(MSB)的Bn1 的权分别为20和2n-1,故B按权展开式为 B=Bn12n+Bn2”2+…+B12+B20

第8章 数/模与模/数转换 8.1 DAC 8.1.1 DAC的基本概念 1. 转换特性 DAC电路输入的是n位二进制数字信息B(Bn-1 ,Bn- 2 , …,B1、 B0 )，其最低位(LSB)的B0和最高位(MSB)的Bn-1 的权分别为2 0和2 n-1 ，故B按权展开式为  − = − − − − =  = + + + + 1 0 0 0 1 1 2 2 1 1 2 2 2 2 2 n i i i n n n n B B B B  B B

第8章数/模与模/数转换 DAC电路输出的是与输入数字量成正比例的电压l 或电流i,即 l(或)=KB=K∑B2 式中K为转换比例常数。 图82所示为DAC框图。当n=3时,DAC转换电路 的输出与输入转换特性如图8-3所示,输出为阶梯波

第8章 数/模与模/数转换 DAC电路输出的是与输入数字量成正比例的电压uO 或电流iO，即  − = =  =  1 0 ( ) 2 n i i O O K B K Bi u 或i 式中K为转换比例常数。 图 8 - 2所示为DAC框图。当n=3时，DAC转换电路 的输出与输入转换特性如图8 - 3所示，输出为阶梯波

第8章数/模与模/数转换 MSB 2 输出模量 输入 数 DAC 量B\B1 K·B=K>B.2i LSB 图8-2DAC框图

第8章 数/模与模/数转换 DAC Bn－ 1 Bn－ 2 … B1 B0 MSB LSB 输 入 数 字 量B ＝K·B＝K∑Bi ·2 i 输出模拟量 u O 或 i O i＝ 1 n－ 1 图 8 - 2 DAC框图

第8章数/模与模/数转换 或 m LSB I 000001010011100101110111B 图8-3转换特性

第8章 数/模与模/数转换 ULSB 1 000 001 010 011 100 2 3 4 5 6 7 B Um uO 或 i O 101 110 111 图 8 – 3 转换特性

第8章数/模与模/数转换 2.分辨率 分辨率 LSB 即说明n越大,DAC的分辨能力越高(分辨率越小)。例 如当n=10时,DAC分辨率=0-1=190当n=1时, DAC分辨率 0.5 00°

第8章 数/模与模/数转换 2. 分辨率 2 1 1 − = = n m LSB U U 分辨率 即说明n越大，DAC的分辨能力越高(分辨率越小)。例 如, 当n=10时，DAC分辨率= ; 当n=11时， DAC分辨率 。 00 01 2 1 1 10 = − 00 0 0.5 2 1 1 11 = −

第8章数/模与模/数转换 3.精度 (1)非线性误差:它是由电子开关导通的电压降和电 阻网络电阻值偏差产生的,常用满刻度的百分数表示。 (2)比例系数误差:它是参考电压U偏离引起的误差, 也用满刻度的百分数表示。 (3)漂移误差:它是由集成运放漂移产生的误差。增 益的改变也会引起增益误差。 (4)转换时间:也称输出建立时间。它是从输入数字 看号时开始,到输出电压或电流达到稳态值时所需要的时

第8章 数/模与模/数转换 3. 精度 (1) 非线性误差：它是由电子开关导通的电压降和电 阻网络电阻值偏差产生的，常用满刻度的百分数表示。 (2) 比例系数误差：它是参考电压UR偏离引起的误差， 也用满刻度的百分数表示。 (3) 漂移误差：它是由集成运放漂移产生的误差。增 益的改变也会引起增益误差。 (4) 转换时间：也称输出建立时间。它是从输入数字 信号时开始，到输出电压或电流达到稳态值时所需要的时 间

第8章数/模与模/数转换 812DAC的电路形式及工作原理 R R=2 1.权电阻 R 2R 2/-R2/ R l, B B B2 B B MSB LSB 并行输入数字号 图8-4权电阻DAC电路

第8章 数/模与模/数转换 8.1.2 DAC的电路形式及工作原理 1. 权电阻 R 2R I n－ 1 UR Bn－ 1 Bn－ 2 I n－ 2 Sn－ 1 Sn－ 2 I 1 S0 I 2 S2 S1 I 0 2 n－ 1 2 R n－ 2 2 R n－ 3 R B2 B1 B0 i ＋ － ∞ △ A uO i f Rf ＝ R 2 MSB LSB 并 行 输 入 数 字 信 号 B … … 图 8 – 4 权电阻DAC电路