第12章 模数和数模转换（课件）-《电子技术基础》同步教学（高教版）

第12章 模数和数模转换 中职2023高教版《电子技术基础》 4.了解典型集成数模转换电路的引脚功能和应用电路的工作原理。 学习要点： 1.了解模数转换的基本概念，列举其应用。 2.了解典型集成模数转换电路的引脚功能和应用电路的工作原理。 3.了解数模转换的基本概念，列举其应用。 第12章 模数和数模转换 12.1 模数转换 12.2 数模转换 12.1.1 模数转换的基本概念 12.1.2 集成模数转换器及应用 12.2.1 数模转换的基本概念 12.2.2 集成数模转换器 2.模数转换又简称A/D转换，数模转换简称D/A转换。 3.A/D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。 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。 4.A/D和D/A转换器的典型应用框图（见下页）： A/D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。 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。 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。 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。 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fs至少要等于信号频率中最高频率fimax的2倍或以上，即： fs≧2fimax 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）A/D转换器的主要性能指标 ②转换速度：由转换时间表示，指A/D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A/D转换结果所需要的时间。 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。 （3）A/D转换器的分类、特点 A/D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。 分 类 特 点 应 用 并行比较型 速度最快、但成本高、精度也不高 高速数据采集和数字信号通信 逐次逼近型 速度中等、精度较高、成本较低 中速数据采集、动态测控 积分型 精度可做得很高、抗干扰能力强、但速度最慢 数字仪表（如数字万用表）和低速数据采集 A/D转换器的分类、特点、应用 12.1.2 集成模数转换器及应用 集成模数转换器ADC0804简介 （a）电路符号 （b）引脚排列图 1.电路符号和引脚排列 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 ADC0804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。 课堂思考 1.为什么要进行模数、数模转换？ 2.模数转换一般要经过哪几个过程？ 本节小结 2.模数转换一般要经过取样、保持、量化、编码4个过程。 1.数字电路与模拟电路相比，具有抗干扰能力强等突出优点，但数字电路不能直接处理模拟信号，且数字信号一般也不能直接驱动负载，因此，必须借助模数和数模转换电路实现它们之间的相互转换。 12.2.1 数模转换的基本概念 1.数模转换的主要依据 （2）D/A转换器的作用就是将输入的数字信号转化为所代表的模拟量输出，输出