第6章 集成DAC和ADC的原理与组成.ppt

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1、第6章:集成DAC和ADC的原理与组成,6-1 集成数模转换器（DAC）6-2 集成模数转换器（ADC）6-3 应用举例,典型的数字控制系统框图,6-1 集成数模转换器（DAC）,DAC:把输入的数字量变换成与之成一定比例的模拟量。,D：n位数字量K：比例常数VREF：参考电压VLSB：最小输出 电压（D=1时的输出电压）,6-1 集成数模转换器（DAC）,6-1-1 常用D/A换器技术6-1-2 集成DAC的组成6-1-3 DAC的主要技术参数6-1-4 集成DAC芯片的选择6-1-5 典型集成DAC应用举例,6-1-1 常用D/A转换技术,一、权电阻网络DAC,特点：电阻取值太多。,二、T

2、型电阻网络DAC（1）,电流相加型,特点：流过开关的电流变化较大。,T型电阻网络DAC（2）,电压相加型,特点：流过开关的电流变化较大。,三、倒T型电阻网络DAC,特点：开关的接触电阻影响转换精度。,四、电流激励型DAC,特点：用恒流源IREF,开关用差分放大器，速度高。,五、双极性转换DAC（1）,1、偏移二进制码2、补码,双极性转换DAC（2）,当输入为100时，输出为0。因此，要注入偏置电流。,输入从-1到0变化时，输入所有位都变，将会产生最大的毛刺。,6-1-2 集成DAC的组成,1、仅集成电阻网络和模拟开关。2、集成了电阻网络、模拟开关、参考电源和输出运算放大器。3、除上之外，还集成

3、了外围接口电路、带输入缓冲器或锁存器、带输入数据分配器、带输入串并变换器、带输入FIFO,6-1-3 DAC的主要技术指标（1）,二、转换误差,失调误差 增益误差 非线性误差,DAC的主要技术指标（2）,三、建立时间 D/A转换器输入发生 阶跃到 输出稳定在规定的误差范围内的最大时间。,低速：建立时间300s,工作速度3.3KHz中速：建立时间10300s,工作速度1003.3kHz高速：建立时间0.0110s,工作速度100MHz100kHz,6-1-4 集成DAC芯片的选择,DAC芯片的选择,1.输入数字量的特征2.负载特性3.参考电源的特性4.动态特性5.接口特性6.工作条件、环境条件,

4、6-1-5 典型集成DAC应用举例,DAC0832功能图,DAC0832内倒T形网络,双缓冲工作方式连接图和时序图,单缓冲和直通工作方式,6-2 集成模数转换器（ADC）,6-2-1 A/D转换的一般过程6-2-2 常用A/D转换技术6-2-3 集成ADC的组成6-2-4 ADC的主要技术参数6-2-5 集成ADC芯片的选择6-2-6 典型集成ADC应用举例,ADC：把模拟信号转换为一定格式的数字量。,6-2-1 A/D转换的一般过程,一、采样和保持,采样：以一定的周期读取输入电压信号。采样定理：fs2,fAmax 工程上：fs10fAmax保持：使读取的信号在周期内不变。,采样和保持电路,二

5、、量化和编码,量化：把取样电平归化到最接近的离散电平上。编码：用二进制码表示离散电平。,四舍五入 去零求整,量化误差：,6-2-2 常用A/D转换技术,一、并行型A/D转换器二、串/并型A/D转换器三、逐次比较型A/D转换器四、双积分型A/D转换器五、V-F型A/D转换器六、-型A/D转换器,一、并行型A/D转换器,并行型A/D转换器,八位双极性快速并行型A/D转换器,特点：转换速度高（100MHz以上）器件量过大，精度不高。,二、串/并行型A/D转换器,特点：兼顾转换速度和器件量。,三、逐次比较型A/D转换器,特点：转换速度中速（几十K到几百KHz），成本较底。,12位二进制A/D转换电压2

6、865（量化单位）的比较过程,逐次比较型ADC的VF波形图,（VA=2865量化单位）,4位十进制A/D转换电压3495的比较过程,四、双积分型A/D转换器,1、开始时，计数器为零，电容C上电压为零。2、第一阶段：S1接通，S2断开，积分器对VA积分，G为高，门开，计数器计数，直到计满，计数器重新回零。3、第二阶段：S2接通，S1断开，积分器对-VREF积分，G为高，门开，计数器计数，直到G低，门关，计数器停止计数。,双积分型A/D转换器工作原理,3位半BCD码双积分型ADC功能图,图6-3-3 ICL7135连接图和工作时序图,数字设计引论6-3ADC和DAC的应用实例,1、抗干扰能力强。2

7、、电路结构简单。3、编码方便。4、转换速度低。,双积分型A/D转换器的特点,五、V-F型A/D转换器（电压-频率-数字）,V-F型A/D转换器逻辑图,六、-型A/D转换器,-型ADC在 vA=0 时的工作波形,-型ADC在 vA=8V 时的工作波形,-型ADC在 vA=8V 时的各点电压或逻辑关系表,一种集成-型ADC原理框图,6-2-3 集成ADC的组成,1、仅集成量化编码器电路。2、集成了S-H电路和量化编码器电路。3、除上之外，还集成了外围接口电路。、带有各种输出接口、带有多路输入通道选择、带有内部存储器、带有输出分配电路、带有微处理器的可编程ADC,6-2-4 ADC的主要技术参数,二

8、、转换误差：绝对误差：定义为输出数字量对应的理论模拟值与实际输入模拟值之间的差值（1/2LSB,1LSB)。相对误差：定义为上述差值与额定最大输入模拟值的百分数（0.05%，0.1%)。三、转换时间：ADC完成一次转换所需的时间。,6-2-5 集成ADC的选择,要考虑的因素：一、输入模拟量的性质二、系统对分辨率、转换精度、转换时间等的要求三、参考电压四、输出要求五、控制时序六、环境要求七、功耗、体积、成本等,集成ADC产品的选择,6-2-6 集成ADC应用举例（1）,ADC0809逻辑图,集成ADC应用举例（2）,ADC0809时序图,6-3 应用实例,压力、温度测控仪,压力温度测控仪方案图,图6-3-3 ICL7135连接图和工作时序图,数字设计引论6-3ADC和DAC的应用实例,