D\A轉(zhuǎn)換與A\D轉(zhuǎn)換原理詳解

【模塊八】數(shù)—模和?！獢?shù)轉(zhuǎn)換電路

一、概述

由于數(shù)字電子技術(shù)的迅速發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)在自動(dòng)控制，自動(dòng)檢測(cè)以及許多其他領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用，用數(shù)字電路處理模擬信號(hào)的情況也更加普遍了。由于模擬系統(tǒng)的實(shí)際對(duì)象往往都是一些模擬量(如溫度，壓力，位移，圖像)等，要使數(shù)字系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)能識(shí)別，處理這些信號(hào)，必須將這些模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，而經(jīng)數(shù)字系統(tǒng)計(jì)算機(jī)分析，處理后的數(shù)字量也往往需要將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬信號(hào)才能為執(zhí)行機(jī)構(gòu)所接收，所以就需要一種能在模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)之間起橋梁作用的電路——模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)模轉(zhuǎn)換器。

1、模數(shù)轉(zhuǎn)換器：將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電路，稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器，簡稱A\D轉(zhuǎn)換。

2、數(shù)模轉(zhuǎn)換器：將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)的電路，稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器，簡稱D\A轉(zhuǎn)換。

A\D轉(zhuǎn)換和D\A轉(zhuǎn)換已經(jīng)成為數(shù)字系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)中不可缺少的接口電路，為了確保系統(tǒng)處理的精度，A\D轉(zhuǎn)換和D\A轉(zhuǎn)換必須有足夠的轉(zhuǎn)換精度;如果實(shí)現(xiàn)對(duì)快速變化的信號(hào)的實(shí)時(shí)控制與檢測(cè)，A\D轉(zhuǎn)換與D\A轉(zhuǎn)換器還要求有較高的轉(zhuǎn)換速度，所以轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度是須于量A\D轉(zhuǎn)換與D\A轉(zhuǎn)換器的重要技術(shù)指標(biāo)。

二、D\A轉(zhuǎn)換(數(shù)字信號(hào)變?yōu)槟M信號(hào))

#從式中可以看出模擬電壓的輸出大小正比于輸入的數(shù)字量Dn，從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)化，若CREF為正值，Uo為負(fù)值，VREF為負(fù)值，Uo為正值。

#缺點(diǎn)：電阻取值難，為克服缺點(diǎn)，可采用雙極性電阻網(wǎng)絡(luò)D\A轉(zhuǎn)換。

Uo=-UREF\28()由于電阻最大值與最小值仍相差8倍，不可取，可在采用倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)D\A轉(zhuǎn)換器。

三、A\D轉(zhuǎn)換(模擬信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào))

3位并行型A\D轉(zhuǎn)換器，它由電阻分壓器，電壓比較器，寄存器及編碼器組成，圖中的8個(gè)電阻將參考電壓VREF分成8個(gè)等級(jí)，其中7個(gè)等級(jí)的電壓分別作7個(gè)比較器A1~A7的參考電壓，其數(shù)值分別為VREF\15,3 VREF\15……13 VREF\15，輸入電壓UI它的大小決定各比較器的輸出狀態(tài)。

根據(jù)各比較器的參考電壓值和UI輸入電壓大小，確定各比較器的輸出狀態(tài)，比較器的輸出狀態(tài)由D觸發(fā)器存儲(chǔ)，經(jīng)優(yōu)先編碼器編碼，得到數(shù)字量輸出。

設(shè)UI變化范圍是0~VREF，輸出3位數(shù)字量為D2,D1,D0，3位并行比較器A\D轉(zhuǎn)換的輸入，輸出，關(guān)系表如下。