第7章第7章

數(shù)/模與模/數(shù)轉(zhuǎn)換器數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器模擬開關(guān)與采樣-保持（S/H）電路返回1上頁下頁第7章7.1

數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器集成D/A轉(zhuǎn)換器舉例返回2上頁下頁第7章電子開關(guān)電阻網(wǎng)絡(luò)輸入寄存器D/A的組成框圖基

準(zhǔn)

電

壓求和放大7.1.1

T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器返回3上頁下頁模擬量輸出數(shù)字量輸入T型電阻網(wǎng)絡(luò)D/A轉(zhuǎn)換器梯形電阻網(wǎng)絡(luò)A、B、C、D任意一點(diǎn)，其右邊的電阻網(wǎng)絡(luò)等效電阻均等于R

?；鶞?zhǔn)電源并行數(shù)字輸入S為電子開關(guān)。當(dāng)

D=0時(shí)

S

接地；當(dāng)

D=1時(shí)

S

接“地”（虛地）第7章電子開關(guān)模擬信號(hào)輸出RR

R2R2R2R2R2RI0I1I2I3S0S1S2S30D3

D2

D1

DUREFIRfUO—8△ABC

DIo1Io2＋++＋_返回4上頁下頁R

R2R2R2RI2I3S1S2S3D1UREFIUO＋8△ABC

RI12RS0DI02RIo1o2_－＋+T型電阻網(wǎng)絡(luò)的等效電路即D3

D2D=0時(shí)S 接地；不論模擬開關(guān)接當(dāng)

D=1時(shí)S 接“地”（虛地），到左邊還是右邊，電阻2R一端總是零電位。其等效電路如圖：第7章RRUREF當(dāng)II

=D0UIREF

+R梯形電阻網(wǎng)絡(luò)A、B、C、D任意一點(diǎn)，其右邊的電阻網(wǎng)絡(luò)等效電阻均等于R

。返回5上頁下頁第7章UREF

A

R

B

R

C

R

D

I0I

I3

I3

I2

I2

I1

I1

I02R

2R

2R

2R2R2R2R2RI2I3S0S1S2S3D0D1D2D3UREFIRfUO8△ABIo1Io2＋+_－+＋I(xiàn)

I

=

UREFIo1

=I3

+

I2

+

I1+

I0

=

24（D3

23+D2

22+

D121

+

D020）

RRf

IUO=

–Rf

I01

=

–

2

（D3

23

+D2

22

+

D121

+D020）4R

R

RUO=

–(D3

23+D2

22+D121+D020)UREF

Rf24

RUO=

–(Dn-1

2n-1+Dn-2

2n-2+…+D121+D020)C

DI1

I02R

2RUREF

Rf2n

R返回6上頁下頁第7章D/A的主要技術(shù)參數(shù)例如十位數(shù)模轉(zhuǎn)換器的分辨率為：210-1

1

≈0.001※

分

辨 率:是指最小輸出電壓（ 對(duì)應(yīng)的輸入二進(jìn)制數(shù)為1

）與最大輸出電壓(對(duì)應(yīng)的輸入二進(jìn)制數(shù)的所有位全為1)之比。分辨率=1/（2n-1）※轉(zhuǎn)換精度：表示實(shí)際輸出的電壓值與理想的輸出電壓值之間的差別。※轉(zhuǎn)換速度：從數(shù)碼輸入到模擬電壓穩(wěn)定輸出間的時(shí)間稱為轉(zhuǎn)換速度。返回7上頁下頁CC7520

外部引腳圖UDD：電源輸入端，5~

10VUREF：基準(zhǔn)電源，–10V

~+10VRF：反饋信號(hào)輸入端第7章CC7520

D/A轉(zhuǎn)換器CC7520是10位CMOS電流開關(guān)型D/A轉(zhuǎn)換器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通用性好。片內(nèi)只含倒T型電阻網(wǎng)絡(luò)、電子開關(guān)和反饋電阻RF，應(yīng)用時(shí)外部要接參考

電壓源和運(yùn)算放大器。引腳功能Iout1、Iout2：電流輸出端GND：接地端9

0D

~D

：數(shù)字信號(hào)輸入端IUREFUDDD0D1D2D3D4RFIout1

1out2

2GND

3D9

4D8

5D7

6D6

7D5

81615141312111097.1.2

集成D/A轉(zhuǎn)換器舉例返回8上頁下頁第7章CC7520

D/A轉(zhuǎn)換器應(yīng)用電路2341416151312CC7520

1……D0D1D9UREF

UDD+_+U0OU

=–(D9

29+D8

28+…+D121+D020)UREF210返回9上頁下頁程控三角波/方波發(fā)生器……D8D7D0+_U012314161315456

CC7520

1D9_UREF+15VU02A1

++

A2+UO2UO1第7章1k

返回10上頁下頁R1CDZ10k

R2

20k

第7章7.2

模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器概述7.2.1

逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器*7.2.2

雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器返回11上頁下頁第7章A/D

轉(zhuǎn)換器的作用是將輸入的模擬電壓數(shù)字化。主要分為兩大類：直接轉(zhuǎn)換器：逐次逼近型、并聯(lián)比較型等●

●間接轉(zhuǎn)換器：?jiǎn)畏e分型、雙積分型等●

●返回12上頁下頁概述：7.2.1

逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器第7章順序砝碼重量比較判斷砝碼去留結(jié)果表18g8g<13g留128g+4g12g<13g留138g+4g+2g14g>13g去048g+4g+1g13g=13g留1逐次逼近的基本思想：類似于用天平稱物示返回13上頁下頁逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器原理框圖第7章電壓比較器輸出數(shù)字量模擬信號(hào)輸入?yún)⒖茧妷褐鸫伪平拇嫫鱀/A轉(zhuǎn)換器節(jié)拍脈沖發(fā)生器輸出寄存器CP返回14上頁下頁四位D/A轉(zhuǎn)換器1D

QCD

QCD

QCD

QC+C41SDJKRDCQ0SDJKRDCQ1SD

QJ

2CSDJKRDC3+iU

=5.52V比較器節(jié)拍C3脈沖C2發(fā)C生器C0?KRD??????Q

?????時(shí)鐘脈沖數(shù)碼寄存器d3d1d0??????第7章逐次比較寄存器U0U+U+JKU0=

(d332

+d21

02

1

02

+d

2

+d

2

)24URCC0C1C2C3C401000RU

=8V0000101110d2

111001U0=654V.5V四位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器上頁

下頁D/A返回15順序d3

d2

d1

d0UA/V比較該位1的去留110004UA<UI留211006UA>UI去310105UA<UI留410115.5UA≈UI留四位逐次逼近型ADC的轉(zhuǎn)換過程UA逼近U1的波形第7章O143UA逼近UI的波形2UA/V65.5251

2脈沖順序3

4返回16上頁下頁集成A/D芯片ADC0801外引腳圖ADC0801各管腳功能：第7章CS：片選信號(hào)，低電平有效D0

~

D7：八位數(shù)字信號(hào)輸出端INTR：輸出控制端UCC：電源端，UCC

=5VAGND：模擬地端

DGND：數(shù)字地端CLKIN：外部時(shí)鐘脈沖輸入端CLKR：內(nèi)部時(shí)鐘脈沖端

UIN(+)、UIN(-)：模擬量輸入端RD：讀出端，低電平有效WD：寫入端，低電平有效返回17上頁下頁第7章*7.2.2

雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器屬于電壓－時(shí)間變換的間接A/D轉(zhuǎn)換器?；驹硎菍⒁欢螘r(shí)間內(nèi)的輸入模擬電壓Ui

和參考電壓UR

通過兩次積分，變換成與輸入電壓平均值成正比的時(shí)間間隔，再變換成正比于輸入模擬信號(hào)的數(shù)字量。返回18上頁下頁第7章Ui－URABS1RS2Co積分器比較器CP數(shù)字量輸出_+計(jì)數(shù)器控制邏輯電路_+&脈沖發(fā)生器A1

+

uA

+2雙積分型A/D轉(zhuǎn)換器原理圖返回19上頁下頁第7章CPtttuo000UPT1T2Dout－URUiABS1RS2C積分器比較器CP數(shù)字量輸出+計(jì)數(shù)器控制邏輯電路+&脈沖發(fā)生器_A1

+

u

_o

A2

+1.定時(shí)采樣階段：S1合向A側(cè)，從0開始對(duì)Ui積分。A/D轉(zhuǎn)換器的工作波形返回20上頁下頁第7章CPtttuo000UPT1T2Dout－URUiABS1RS2C積分器比較器CP+計(jì)數(shù)器控制邏輯電路+&脈沖發(fā)生器_A1

+

u

_o

A2

+數(shù)字量輸出t=T1

時(shí)，S1合向B側(cè)，停止采樣。t=t1積分器輸出為A/D轉(zhuǎn)換器的工作波形UP

=

-T1RCUi=

-RC返回21上頁下頁i2n

TC

U第7章CPttt00uo0UPT1T2Dout－URUiABS1RS2C積分器比較器CP數(shù)字量輸出+計(jì)數(shù)器控制邏輯電路+&脈沖發(fā)生器_A1

+

u

_o

A2

+2.比較讀數(shù)階段：t≥T1時(shí)，積分器的輸出電壓o

Pu

=U

-

1（–UR∫

tRC

T1）dt2n返回22上頁下頁Dout=

URUi模數(shù)轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)分

辨

率以輸出二進(jìn)制的位數(shù)表示分辨率。位數(shù)越多,誤差越小,轉(zhuǎn)換精度越高。轉(zhuǎn)換速度它是指完成一次轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間。轉(zhuǎn)換時(shí)間是指從接到轉(zhuǎn)換控制信號(hào)開始到輸出端得到穩(wěn)定的數(shù)字輸出信號(hào)所經(jīng)過的這段時(shí)間。相對(duì)精度它是指實(shí)際的各個(gè)轉(zhuǎn)換點(diǎn)偏離理想特性的誤差。在理想情況下，所有的轉(zhuǎn)換點(diǎn)應(yīng)當(dāng)在一條直線上。第7章返回23上頁下頁第7章*7.3

模擬開關(guān)和采樣-保持電路模擬開關(guān)采樣-保持（S/H）電路返回24上頁下頁第7章7.3.1

模擬開關(guān)模擬開關(guān)用于傳輸模擬信號(hào)，它主要由控制電路和開關(guān)電路兩部分組成。構(gòu)成方式：雙極型晶體管電路MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管主要介紹由CMOS傳輸門構(gòu)成的模擬開關(guān)和集成多路模擬開關(guān)。返回25上頁下頁第7章上頁

下頁UiUoUDDT1T2CPCPUoUiCPTGCMOS傳輸門CP電路圖形符號(hào)模擬開關(guān)UoUiTG1DDUiUo返回26第7章CC4051模擬開關(guān)161514131211109UDD2103ABC4

16

2COMMON

37

45

5INH

6UEE

7USS

8CC4