《數(shù)字電路康華光》PPT課件.ppt

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3、正確理解D/A、A/D轉(zhuǎn)換器的主要參數(shù)。,1、掌握倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器(DAC)、集成D/A轉(zhuǎn)換器的工作原理及相關(guān)計(jì)算。,2、掌握并行比較、逐次比較、雙積分A/D轉(zhuǎn)換器(ADC)的工作原理及其特點(diǎn)。,教學(xué)基本要求,9模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換器,ADC和DAC已成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中不可缺少的接口電路。,將溫度、壓力、流量、應(yīng)力等物理量轉(zhuǎn)換為模擬電量。,計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)字處理（如計(jì)算、濾波）、保存等,用模擬量作為控制信號(hào),概述,將數(shù)字量轉(zhuǎn)換為與之成正比模擬量。,1.概述,9.1D/A轉(zhuǎn)換器,,1、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器:,?O=KNB,,,,,數(shù)字量是用代碼按數(shù)位組合而成的，對(duì)于有權(quán)碼，每位代碼都有一定的權(quán)值，如能將每一位代碼按其權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后將這些模擬量相加，即可得到與數(shù)字量成正比的模擬量，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字量--模擬量的轉(zhuǎn)換。,①實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換的基本思想,ND＝b424＋b323＋b222＋b121＋b020＝124＋123＋022＋021＋120,將二進(jìn)制數(shù)ND＝(11001)B轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)：按權(quán)展開求和,9.1.1D/A轉(zhuǎn)換的基本原理,②D/A轉(zhuǎn)換器的組成:,,DAC的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)可以并行輸入也可串行輸入,存放輸入數(shù)字量的各位數(shù)碼,由輸入數(shù)字量控制,產(chǎn)生權(quán)電流,將權(quán)電流相加，產(chǎn)生與輸入成正比的模擬電壓,,,,,,③實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換的原理電路,,，,，,,,,④D/A轉(zhuǎn)換器的分類:,按解碼網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分類,T型電阻網(wǎng)絡(luò)DAC,倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC,權(quán)電流DAC,權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)DAC,按模擬電子開關(guān)電路分類,CMOS開關(guān)型DAC,雙極型開關(guān)型DAC,電流開關(guān)型DAC,ECL電流開關(guān)型DAC,,,,,D/A轉(zhuǎn)換器,,,,,9.1.2倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器,Di=0,Si則將電阻2R接地Di=1,Si接運(yùn)算放大器反相端，電流Ii流入求和電路,電阻網(wǎng)絡(luò),模擬電子開關(guān),求和運(yùn)算放大器,輸出模擬電壓,,輸入4位二進(jìn)制數(shù),根據(jù)運(yùn)放線性運(yùn)用時(shí)虛地的概念可知，無論模擬開關(guān)Si處于何種位置，與Si相連的2R電阻將接“地”或虛地。,1、4位倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器,基準(zhǔn)電壓,電阻網(wǎng)絡(luò)模擬電子開關(guān)求和運(yùn)算放大器,,D/A轉(zhuǎn)換器的倒T形電阻網(wǎng)絡(luò),基準(zhǔn)電源VREF提供的總電流為：I=？,流過各開關(guān)支路的電流：I3=？I2=？I1=？I0=？,,,,,,I/4,I/8,I/16,R,R,R,R,,,,,I/2,I/4,I/8,I/16,I/2,I3,I2,I1,I0,流入每個(gè)2R電阻的電流從高位到低位按2的整數(shù)倍遞減。,I3=VREF/2R,I2=VREF/4R,I1=VREF/8R,I0=VREF/16R,流入運(yùn)放的總電流：,i?＝I0+I1+I2+I3,,,輸出模擬電壓：,,,,4位倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC的輸出模擬電壓：,n位倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC有：,令：,則,?O=–KNB,在電路中輸入的每一個(gè)二進(jìn)制數(shù)NB，均能得到與之成正比的模擬電壓輸出。,,AD7533D/A轉(zhuǎn)換器,使用:1)要外接運(yùn)放；2)運(yùn)放的反饋電阻可使用內(nèi)部電阻，也可采用外接電阻。,2.集成D/A轉(zhuǎn)換器,10位CMOS電流開關(guān)型D/A轉(zhuǎn)換器,關(guān)于D/A轉(zhuǎn)換器精度的討論,(1)基準(zhǔn)電壓穩(wěn)定性好。,(2)倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)中R和2R電阻比值的精度要高。,(4)運(yùn)放的零點(diǎn)漂移要小。,為進(jìn)一步提高D/A轉(zhuǎn)換器的精度，可采用權(quán)電流型D/A轉(zhuǎn)換器。,為提高D/A轉(zhuǎn)換器的精度，對(duì)電路參數(shù)的要求：,(3)每個(gè)模擬開關(guān)的開關(guān)電壓降要相等。為實(shí)現(xiàn)電流從高位到低位按2的整數(shù)倍遞減，模擬開關(guān)的導(dǎo)通電阻也相應(yīng)地按2的整數(shù)倍遞增。,Di=1時(shí)，開關(guān)Si接運(yùn)放的反相端;,Di=0時(shí)，開關(guān)Si接地。,9.1.3權(quán)電流D/A轉(zhuǎn)換器,,,1.4位權(quán)電流D/A轉(zhuǎn)換器,在恒流源電路中，各支路權(quán)電流的大小均不受開關(guān)導(dǎo)通電阻和壓降的影響，這樣降低了對(duì)開關(guān)電路的要求，提高了轉(zhuǎn)換精度。,,實(shí)際的權(quán)電流D/A轉(zhuǎn)換器電路,,,電壓恒定,,各BJT的發(fā)射結(jié)電壓相等,基準(zhǔn)電流產(chǎn)生電路,,,+,+,,-,9.1.4D/A轉(zhuǎn)換器的輸出方式,常用雙極性編碼,*表中VLSB=VREF/256,對(duì)比偏移二進(jìn)制碼與無符號(hào)二進(jìn)制碼：在形式上相同，實(shí)際上它是將二進(jìn)制碼對(duì)應(yīng)的模擬量的零值偏移至80H，偏移后的數(shù)中，只有大于128的才是正數(shù)，而小于128的原數(shù)是負(fù)數(shù)。因此，若將單極性8位D/A轉(zhuǎn)換器的輸出電壓減去80H所對(duì)應(yīng)的模擬量VREF/2就可得到極性正確的偏移二進(jìn)制碼輸出電壓。D/A轉(zhuǎn)換器輸入的帶符號(hào)數(shù)一般表示為2的補(bǔ)碼形式，要實(shí)現(xiàn)雙極性輸出，首先要將它轉(zhuǎn)換為偏移二進(jìn)制碼，然后再輸入到上述D/A轉(zhuǎn)換電路中就可以了。,雙極性輸出實(shí)現(xiàn)的原理：,,9.1.5D/A轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo),分辨率：其定義為D/A轉(zhuǎn)換器模擬輸出電壓可能被分離的等級(jí)數(shù)。n位DAC最多有2n個(gè)模擬輸出電壓。位數(shù)越多D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率越高。,分辨率也可以用能分辨的最小輸出電壓與最大輸出電壓之比表示。n位D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率可表示為,1、分辨率,2、轉(zhuǎn)換精度：,轉(zhuǎn)換精度是指對(duì)給定的數(shù)字量，D/A轉(zhuǎn)換器實(shí)際值與理論值之間的最大偏差。,產(chǎn)生原因：由于D/A轉(zhuǎn)換器中各元件參數(shù)值存在誤差，如基準(zhǔn)電壓不夠穩(wěn)定或運(yùn)算放大器的零漂等各種因素的影響。,幾種轉(zhuǎn)換誤差：有比例系數(shù)誤差、失調(diào)誤差和非線性誤差等,9.1.6集成D/A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用,(1)數(shù)字式可編程增益控制電路,,,,,,,,,,Iout1＝I0+I1+I2+…I9,根據(jù)虛斷有:,(2)脈沖波產(chǎn)生電路,,,,,74163具同步清零功能,74163和與非門構(gòu)成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器：0000~1001,?掌握D/A轉(zhuǎn)換器的組成及轉(zhuǎn)換原理、主要技術(shù)指標(biāo)。,,作業(yè)：P4629.1.1、9.1.6,