12.1 模数转换（课件）- 高一《电子技术基础与技能》同步教学（高教版·第3版）

12.1模数转换 1.模拟信号与数字信号之间实现相互转换的必要性 (1)数字电路的处理对象只能是数字信号，而传感器（如话筒）输出 的信号为模拟信号，数字电路无法对其进行直接处理和测量。 (2)很多负载（如扬声器和显像管）也只能由模拟信号来驱动，数字电 路处理后的数字信号不能直接驱动这些负载。 2.模数转换又简称AVD转换，数模转换简称D/A转换。 3.AVD和D/A转换器在电子技术、单片机技术、计算机系统中获得了广 泛的应用。 4.AVD和D/A转换器的典型应用框图（见下页）： 显示部分 (数码管或液晶屏) 控制对象 被测物理量 传感器 AD转换器 数字信号处理 DA转换器 负载 人机接口 (键盘或触摸屏) AVD和D/A转换器的典型应用框图 讨论：在各种日常家用电器中，你认为哪些可能采用了模数转换技术？ 12.1.1模数转换的基本概念 1.模数转换过程 (1)取样：以相同时间间隔（△t)对模拟信号进行幅度提取，实现 模拟信号的离散化。 :模拟信号 △t 对模拟信号取样 (2)保持：将取样点的幅度值取出并保持一定的时间，以便于后 面的信号处理。 V小 将取样点信号保持 (3)量化：将取出的信号幅度值以某一个小的基本单位△V(即1 位数字信号所代表的模拟电压幅度)进行度量。 量化在幅度上实现了模拟信号的离散化。 V/ 10 对保持的数字信号进行幅度量化 (4)编码：将量化结果转换为相应的二进制数。 1010 对量化结果进行编码 综上所述，将模拟信号转化为数字信号要经过取样、保持、量化、编码 4个过程。 2.模数转换器的误差、性能指标和分类 (1)误差产生的原因 误差与取样频率、量化的基本单位有关。 ①取样的时间间隔（△t)越小，转换后的信号在水平方向（即时间轴 t)出现的误差越小。一般规定取样频率s至少要等于信号频率中最高频 率fimax的2倍或以上，即： fs≥2 fimax ②量化时的基本单位△V越小，转换后的信号在垂直方向（即幅度V) 出现的误差越小。 (2)AVD转换器的主要性能指标 ①分辨率：用A/D转换后输出的二进制位数来表示，位数越多，分辨率 越高，误差越小。 ②转换速度：由转换时间表示，指AVD转换器从接受到转换控制信号开 始，到转换后输出端得到稳定的AVD转换结果所需要的时间。 (3)AVD转换器的分类、特点 AVD转换器根据工作原理可分为并行比较型、逐次逼近型、积分型3种。 AWD转换器的分类、特点、应用 分类 特点 应用 并行比较型 速度最快、但成本 高速数据采集和数 高、精度也不高 字信号通信 逐次逼近型 速度中等、精度较 中速数据采集、动 高、成本较低 态测控 精度可做得很高、 数字仪表（如数字 积分型 抗干扰能力强、但 万用表)和低速数 速度最慢 据采集 12.1.2集成模数转换器及应用 集成模数转换器ADC0804简介 1.电路符号和引脚排列 (a)电路符号 (b)引脚排列图 该芯片单电源供电(+5V),COMS工艺制造，输出电平与TTL、 COMS器件兼容，可直接驱动数据总线，分辨率为8位，转换时间为 100us。 2.ADC0804的典型应用电路 集成ADC在MP3、MP4、数字摄像机、数字音响、计算机的声卡等众 多电器中获得了广泛的应用，它们采用ADC将模拟的音频、视频信号转换 为数字音频、视频信号，以便于保存在各种存储卡中，或进行其它数字信 号处理。 ADC0804典型应用电路 需要转换的模拟信号由电位器RP产生，转换结束输出信号NTR直接连接到读信号控制 端RD,使A/D转换结果在转换完成后立即输出，A/D转换启动控制信号WR由外部电路提供。