（中职）第十三章 电子技术基础与技能（电子信息类） -【中职专用】《电子信息类》同步教学课件

第13章 脉冲波形的产生与变换 13.2 数/模转换器  13.1 典型的数字化控制系统  13.3 模/数转换器  通过这一单元的学习，可以掌握的知识有： （1）了解数模转换的基本概念 （2）了解典型集成数模转换电路的引脚功能和应用电路的连接方法 （3）了解模数转换的基本概念 （4）了解典型集成模数转换电路的引脚功能和应用电路的连接方法 学习内容 13.1 典型的数字化控制系统 把数字信号转变为相应的模拟信号的电路称为数模（D /A）转换器。 把模拟信号转变为相应的数字信号的电路称为模数（ A/D）转换器。 图13-1 利用D/A转换、A/D转换的系统 图13-2 DVD碟片的摄录和播放 13.2.1 数/模转换原理 把二进制数表示数字量的大小转换成相应模拟量的大小，通常转换输出的模拟量（电压或电流）与输入的二进制数表示数字量的大小成正比。 1、工作原理及特点 图13-3 D/A转换器的输入、输出关系框图 图13-4 3位D/A转换器的转换特性 【例13.1】某4位D/A转换器在输入数据为[0000]B时输出电压为0V，[0101]B时输出电压为2V，则[1010]B时输出电压为多少？ 解：依据D/A转换器输出与输入成正比的特点，可知： [ ] [ ] [ ] [ ] V V V V B B B B 4 10 5 2 1010 0101 0101 0 2 1010 = ´ = ´ - - = 时输出电压 即输入[1010]B时输出电压为4V。 2、数模转换器的分类 根据D/A转换器的实现方式，常用的D/A转换器可分为电阻网络D/A转换器、一位（bit）数模转换器。 根据D/A转换器的输入数据的方式，可分为并行输入D/A转换器和串行输入D/A转换器。 根据D/A转换器的输入二进制数的位数，常用的可分为8位、10位、12位、16位、24位等等。 （1）转换精度 3．数模转换器的主要参数 ②转换误差——比例系数误差、失调误差、非线性误差。 ①分辨率——D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。输入数字量位数越多，分辨率越高。 【例13.2】有一D/A转换器最大电压范围为0~20V，要求其输出端分辨出0.1mV的电压，试求至少需要多少位的D/A转换器？ 解：依N位D/A转换器的分辨率公式： ，即要求： 可得：N≥18 所以至少需要18位的D/A转换器。 （2）转换速度 ——在输入不变的情况下，输出模拟电压随温度变化产生的变化量。一般用满刻度输出条件下温度每升高1℃，输出电压变化的百分数作为温度系数。 ②转换速率（SR）——在大信号工作状态下模拟电压的变化率。 ①建立时间（tset）——指输入的数字量发生变化时，输出电压变化到相应稳定电压值所需时间。 （3） 温度系数 13.2.2 数模转换芯片0832的应用 图13-6 DAC0832的应用电路 A/D转换把模拟信号转换为数字信号，转换步骤可分为：取样、保持、量化和编码。如图所示。 13．3 模/数（A/D）转换器 13.3.1 模/数转换原理 模拟信号 数字信号 采样 保持 量化 编码 图13-7 A/D转换步骤 1. 采样和保持 采样：把在时间上是连续的输入模拟信号ui转换成在时间上是断续的信号，输出脉冲波的包络仍反映输入信号幅度的大小。 取样定理，采样信号的频率fs和输入模拟信号的最高频率fimax之间必须满足下述条件: fs≥2fimax 因为每次把取样电压转换为相应的数字量都需要一定的时间，所以在每次取样以后，必须把取样电压保持一段时间。 2. 量化和编码 在用数字量表示取样电压时，也必须把它化成这个最小数量单位的整倍数，这个转化过程就叫做量化。所规定的最小数量单位叫做量化单位，用S表示。 编码是把量化的数值用二进制代码表示。把编码后的二进制代码输出就得到A/D转换的输出信号，对同一信号，若S越小，误差越小，编码时所需二进制代码的位数就越多。 图13-8 A/D转换的信号处理过程 13.3.2 A/D转换器的分类、特点及应用 可分成并行比较型、逐次逼近型和积分型 表13-1 A/D转换器的分类、特点及应用 分类 特点 应用 并行比较型 速度最快，但设备成本较高，精度也不易做高 数字通信技术和高速数据采集技术 逐次逼近型 工作速度中等，精度也较高，成本较低 中高速数据采集系统、在线自动检测系统、动态测控系统 积分型 精度可以做得很高，抗干扰性能很强，速度很慢 数字仪表（数字万用表、高精度电压表）和低速数据采集系统 13.3.3 A/D转换器的主要技术指标 分辨率——以输出数字量的位数表示，位