數(shù)字電子技術(shù)模數(shù)與數(shù)模轉(zhuǎn)換第一頁，共65頁。Analog

Digital

引入“翻譯”第二頁，共65頁。電子設(shè)計競賽賽題……AnalogDigital

引入“翻譯”第三頁，共65頁。9.1總論9.2D/A轉(zhuǎn)換器9.3A/D轉(zhuǎn)換器9.4D/A和A/D轉(zhuǎn)換器綜合應用CH9D/A轉(zhuǎn)換器

和A/D轉(zhuǎn)換器New！第四頁，共65頁。學習要求與學習重點New！轉(zhuǎn)換基本原理轉(zhuǎn)換基本原理9.1本章總論

第五頁，共65頁。★本章學習要求·掌握D/A、A/D轉(zhuǎn)換的基本原理

·掌握各種D/A、A/D轉(zhuǎn)換器的工作原理；

·掌握幾種集成D/A、A/D轉(zhuǎn)換器的應用；

·能夠估計D/A、A/D轉(zhuǎn)換器的誤差。學習要求與學習重點第六頁，共65頁。學習要求與學習重點★本章學習重點·D/A、A/D轉(zhuǎn)換原理·D/A、A/D轉(zhuǎn)換器的設(shè)計思路和工作原理·集成D/A、A/D轉(zhuǎn)換器的應用第七頁，共65頁。★D/A轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換基本原理基礎(chǔ)知識★D/A轉(zhuǎn)換參數(shù)第八頁，共65頁?！顳/A轉(zhuǎn)換原理基礎(chǔ)知識轉(zhuǎn)換基本原理若要D→A，須有一個模擬參考量R，使得

A=DR設(shè)max{A}=R則0≤D≤1D是一個不大于1的n進制數(shù)。本課程中，D是二進制數(shù)：

D=a12－1+a22－2+…+an2－n,ai∈(0,1)第九頁，共65頁?；A(chǔ)知識轉(zhuǎn)換基本原理★D/A轉(zhuǎn)換原理可用一個參考電壓VREF作模擬參考量。

第十頁，共65頁?；A(chǔ)知識轉(zhuǎn)換基本原理★D/A轉(zhuǎn)換原理第十一頁，共65頁。基礎(chǔ)知識轉(zhuǎn)換基本原理★D/A轉(zhuǎn)換原理

A=DR

D=a12－1+a22－2+…+an2－n

A=DR=(a12n－1+a22n－2+…+an20)

A=DR=(D

n－12n－1+D

n－22n－2+…+D

020)量化單位——D的一個最低有效位（LSB）

第十二頁，共65頁?！顳/A轉(zhuǎn)換參數(shù)基礎(chǔ)知識轉(zhuǎn)換基本原理●分辨力——D/A轉(zhuǎn)換器分辨模擬量最小值的能力，也就是最低位LSB所代表的模擬量?！穹直媛省狣/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。D/A轉(zhuǎn)換器分辨最小模擬量的能力也就越強。

分辨力與分辨率是統(tǒng)一的，有的材料對二者不加區(qū)分。第十三頁，共65頁?！顳/A轉(zhuǎn)換參數(shù)應用基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換基本原理●滿量程——D/A轉(zhuǎn)換器可輸出模擬量的最大值。

(2n－1)VREF通常用2nVREF指代滿量程——標稱滿量程。第十四頁，共65頁。★D/A轉(zhuǎn)換參數(shù)應用基礎(chǔ)轉(zhuǎn)換基本原理●精度一般以滿量程相對誤差來說明D/A轉(zhuǎn)換器的精度：ΔUmax——最大絕對誤差第十五頁，共65頁?！顰/D轉(zhuǎn)換原理轉(zhuǎn)換基本原理基礎(chǔ)知識★A/D轉(zhuǎn)換參數(shù)第十六頁，共65頁。★A/D轉(zhuǎn)換原理基礎(chǔ)知識轉(zhuǎn)換基本原理A/D轉(zhuǎn)換——將模擬信號變換為數(shù)字信號若參考量為R，則D≈A/R?第十七頁，共65頁。★A/D轉(zhuǎn)換原理基礎(chǔ)知識轉(zhuǎn)換基本原理量化單位

第十八頁，共65頁?！顰/D轉(zhuǎn)換原理基礎(chǔ)知識轉(zhuǎn)換基本原理第十九頁，共65頁?！顰/D轉(zhuǎn)換原理基礎(chǔ)知識轉(zhuǎn)換基本原理

量化誤差——因mmin不能是無窮小而帶來的誤差。量化誤差是不可消除的。

第二十頁，共65頁。★A/D轉(zhuǎn)換原理？問題？轉(zhuǎn)換基本原理

采用了A/D轉(zhuǎn)換器，會不會使整個系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)的精度降低？第二十一頁，共65頁?！顰/D轉(zhuǎn)換參數(shù)基礎(chǔ)知識轉(zhuǎn)換基本原理●分辨力與分辨率

第二十二頁，共65頁。★A/D轉(zhuǎn)換參數(shù)基礎(chǔ)知識轉(zhuǎn)換基本原理●量化誤差第二十三頁，共65頁?！顰/D轉(zhuǎn)換參數(shù)基礎(chǔ)知識轉(zhuǎn)換基本原理●精度

γ±nLSBγ——滿量程相對誤差

nLSB——量化帶來的誤差A/D轉(zhuǎn)換器的精度不僅僅取決于量化誤差，而是由多種因素決定的。如某A/D轉(zhuǎn)換器的精度為±0.5%±1LSB?！?LSB稱為一個字誤差，通常即為量化誤差誤差。第二十四頁，共65頁?！顰/D轉(zhuǎn)換參數(shù)基礎(chǔ)知識轉(zhuǎn)換基本原理●線性第二十五頁，共65頁?！顰/D轉(zhuǎn)換參數(shù)基礎(chǔ)知識轉(zhuǎn)換基本原理●轉(zhuǎn)換時間——完成一次轉(zhuǎn)換所用的時間第二十六頁，共65頁?！顰/D轉(zhuǎn)換參數(shù)基礎(chǔ)知識轉(zhuǎn)換基本原理●轉(zhuǎn)換速率——每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù)第二十七頁，共65頁。權(quán)電阻型D/A轉(zhuǎn)換器

New！集成D/A轉(zhuǎn)換器及其應用

R-2R網(wǎng)絡(luò)型D/A轉(zhuǎn)換器9.2D/A轉(zhuǎn)換器第二十八頁，共65頁。權(quán)電阻型D/A轉(zhuǎn)換器

基礎(chǔ)知識第二十九頁，共65頁。權(quán)電阻型D/A轉(zhuǎn)換器

基礎(chǔ)知識

uo=－IRf第三十頁，共65頁?；A(chǔ)知識R-2R網(wǎng)絡(luò)型D/A轉(zhuǎn)換器第三十一頁，共65頁。應用基礎(chǔ)集成D/A轉(zhuǎn)換器及其應用

7520——典型10bitDAC·采用CMOS電子開關(guān)·與TTL電平兼容·電源電壓范圍：5～15V·采用R-2R電阻網(wǎng)絡(luò)

第三十二頁，共65頁。集成D/A轉(zhuǎn)換器及其應用

工程應用第三十三頁，共65頁。應用基礎(chǔ)集成D/A轉(zhuǎn)換器及其應用

0832——與μP兼容的8bitDAC

·采用CMOS和薄膜Si-Cr電阻相容工藝，溫漂低·具有二級數(shù)字輸入緩沖鎖存器，可與數(shù)據(jù)μP數(shù)據(jù)總線直接相連，無需另接鎖存器·屬乘法D/A轉(zhuǎn)換器——可工作于四個象限·與TTL電平兼容

·數(shù)字地與模擬地可分開，使用靈活

第三十四頁，共65頁。應用基礎(chǔ)集成D/A轉(zhuǎn)換器及其應用

MAX5013——新產(chǎn)品12bit高速DAC·工作速率達100MHZ·建立時間僅13ns·內(nèi)含主-從式鎖存器·電源電壓+5V或-5.2V·與TTL和ECL電導兼容第三十五頁，共65頁。工程應用集成D/A轉(zhuǎn)換器及其應用

第三十六頁，共65頁。擴充知識集成D/A轉(zhuǎn)換器及其應用

No_360SD-A轉(zhuǎn)換器八路13位數(shù)模轉(zhuǎn)換器MAX547圖象處理DAC第三十七頁，共65頁。并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器

New！逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器

并-串比較型A/D轉(zhuǎn)換器

9.3A/D轉(zhuǎn)換器串行比較型A/D轉(zhuǎn)換器

轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品舉例雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器

第三十八頁，共65頁。并行比較型A/D轉(zhuǎn)換器

Content:Ch9ADCandDAC\9.3ADC\…基本原理第三十九頁，共65頁。串行比較型A/D轉(zhuǎn)換器Content:Ch9ADCandDAC\9.3ADC\…基本原理串行比較型A/D轉(zhuǎn)換器

第四十頁，共65頁。DOUT

并-串比較型A/D轉(zhuǎn)換器Content:Ch9ADCandDAC\9.3ADC\…基本原理并-串比較型A/D轉(zhuǎn)換器

第四十一頁，共65頁。

逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器Content:Ch9ADCandDAC\9.3ADC\…逐次比較型ADC基本原理第四十二頁，共65頁。Content:Ch9ADCandDAC9.3ADC\…雙積分型ADC基本原理第四十三頁，共65頁。Content:Ch9ADCandDAC\9.3ADC\…雙積分型ADC基本原理數(shù)雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器第四十四頁，共65頁。Content:Ch9ADCandDAC\9.3ADC\…雙積分型ADC基本原理時段①：固定時間積分,到時結(jié)束時段②：固定斜率積分，過零結(jié)束第四十五頁，共65頁。Content:Ch9ADCandDAC\9.3ADC\…雙積分型ADC基本原理數(shù)雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器優(yōu)點：精度較高，對元件要求低缺點：速度低第四十六頁，共65頁。轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品舉例Content:Ch9ADCandDAC\9.3ADC\…工程應用基礎(chǔ)①ADC0809特點：·屬CMOS電路·8路模擬輸入，8bit輸出(3S門)·與常用μP兼容·采用逐次比較法，轉(zhuǎn)換時間約100μs第四十七頁，共65頁。轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品舉例Content:Ch9ADCandDAC\9.3ADC\…工程應用基礎(chǔ)ADC0809第四十八頁，共65頁。轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品舉例Content:Ch9ADCandDAC\9.3ADC\…工程應用基礎(chǔ)②ICL7106/7107特點：·直接輸出7段譯碼信號·7106驅(qū)動LCD；7107驅(qū)動LED·十進制3位半A/D轉(zhuǎn)換器·雙積分型電路，內(nèi)含基準源第四十九頁，共65頁。轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品舉例Content:Ch9ADCandDAC\9.3ADC\…工程應用ICL7107ICL7107構(gòu)成直流電壓表第五十頁，共65頁。轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品舉例Content:Ch9ADCandDAC\9.3ADC\…工程應用基礎(chǔ)③MAX1011特點：·6bit高速A/D轉(zhuǎn)換器，速率可達90M·帶偏移矯正的55MHZ帶寬差動放大器·功耗僅190mW·有效位為5.85bit第五十一頁，共65頁。轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品舉例Content:Ch9ADCandDAC\9.3ADC\…工程應用第五十二頁，共65頁。轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品舉例Content:Ch9ADCandDAC\9.3ADC\…工程應用④A/D轉(zhuǎn)換器最新產(chǎn)品舉例★TI推出業(yè)界首個集成12位a-d轉(zhuǎn)換器和超低功耗閃存的微控制器系列★Σ-ΔADC第五十三頁，共65頁。應用領(lǐng)域New！綜合應用舉例產(chǎn)品選用原則9.4D/A和A/D轉(zhuǎn)換器綜合應用第五十四頁，共65頁。與DAC應用領(lǐng)域Content:Ch9ADCandDAC\9.4Howtouse\…工程應用·簡單數(shù)字應用系統(tǒng)·數(shù)字計算機應用系統(tǒng)·通訊·音頻/視頻系統(tǒng)·測量儀器第五十五頁，共65頁。與DAC產(chǎn)品選用原則Content:Ch9ADCandDAC\9.4Howtouse\…工程應用·選擇電路類型選擇·轉(zhuǎn)換速率選擇·分辨率與精度選擇·功能選擇·性能價格比·ADC選用一例第五十六頁，共65頁。與DAC產(chǎn)品選用原則Content:Ch9ADCandDAC9.4Howtouse\…工程應用ADC工程選用一例放大第五十七頁，共65頁。簡化第五十八頁，共65頁。簡化第五十九頁，共65頁。位置傳感信息

電動機控制信號

規(guī)范化第六十頁，共65頁。與DAC產(chǎn)品選用原則Content:Ch9ADCandDAC\9.4Howtouse\…工程應用ADC工程選用一例計算機控制系統(tǒng)機械運動機構(gòu)位置傳感信息

電動機控制信號

傳感器輸出電壓為0~5V，分辨力為2.5mV運動控制范圍為0~200mm，控制精度不低于0.2mm

ADCADC在何處？

第六十一頁，共65頁。與DAC綜合應用舉例Content:Ch9ADCandDAC\9.4Howtouse\…工程應用★歷屆全國大學生電子設(shè)計競賽題目★問題征集第六十二頁，共65頁。與DAC綜