第八章数-模和模-数转换

这是一篇关于第八章数-模和模-数转换的数模转换器，又称D/A转换器，简称DAC，它是把数字量转变成模拟的器件。D/A转换器基本上由4个部分组成，即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。模数转换器中一般都要用到数模转换器，模数转换器即A/D转换器，简称ADC，它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的器件。思维导图

第八章 数-模和模-数转换

• 基本概述：
  • 数字系统间的桥梁
  • 性能指标
    • 转换精度
    • 转换速度
• D/A转换（数转模）
  • 转换器
    • 权电阻网络D/A转换器
      • 电路
        • 放大器用于求和
      • 输出表达式：v0=-VREF/2^n(dn-1*2^(n-1)+dn-2*2^(n-2)+...+d0*2^0)=-(VREF/2^n)*Dn
        • dn是开启电平，0和1控制支路起作用
      • 优缺点
        • 优点：简单
        • 缺点：电阻值相差大，难于保证精度；且大电阻不宜于集成在IC内部
    • 倒T形电阻网络DAC
      • 电路结构
        • unique feature:只有R与2R阻值的电阻
      • 输出表达式：与权值之别无二致
      • 优点：用较少类型的电阻，仍然能得到一系列权电流
  • 转换精度与转换速度
    • 转换精度
      • 分辨率：
        • 分辨率小者，转换精度高
    • 转换误差：为实际D/A转换特性和理想转换特性之间的最大偏差
    • 转换速度：一般产品说明中给出的都是输入由全 0 变为全 1（或由全 1 变为全 0）时的建立时间，常用建立时间 tset来定量描述
  • D/A 转换器输出电平的计算： 已知输入的二进制数为I1,输出电平为Vo1，输入另一个二进制数I2,求输出电平Vo2； 先把输入的二进制数转化为10进制的I(10)； 然后按比值列方程，I1(10)/Vo1=I2(10)/Vo2;即可求出未知量。 计算涉及公比为2的等比数列求和；Sn=a1(1-q^n)/(1-q).
• A /D 转换（模转数）
  • 转换过程：取样->保持->量化->编码
    • 取样定理： （fi为取样频率， fi（max）为输入模拟信号的最高频率）
    • 取样：把时间连续变化的信号变换为时间离散的信号。 保持：保持取样信号,使有充分时间将其变为数字信号。 量化单位： = (1 / 8) V 量化：把取样后的保持信号化为量化单位的整数倍 编码：量化的结果用代码（二进制，也可以是其他进制）表示出来 量化误差：模拟电压不一定能被  整除而引起的误差
  • 转换器
    • 并联比较型A/D转换器
      • 电路结构
      • 特点
        • 快，从CLK触发信号到达到输出稳定建立只需几十纳秒（最快）
        • 精度，受参考电压、分压网络等因素影响
        • 有存储器，不需要取样—保持电路
        • 电路规模，n位二进制代码需要2n-1比较器和2n-1触发器
    • 逐次逼近型A/D转换器
      • 基本原理：取一个“D”加到DAC上，得到一个对应的输出模拟电压，将该值与输入的模拟电压比较。如两者不等，则调整D的大小，直到相等为止，则最后所取的D为所求值。
      • 特点：电路不太复杂，较快，应用最多
    • 双积分型A/D转换器
      • 基本原理：先将V转换成与之成正比的时间宽度信号，然后在这个时间内用固定频率脉冲计数
      • 优缺点
        • 优点：工作性能比较稳定，抗干扰能力强
        • 缺点：工作速度低