《電工電子技術(shù)》PPT課件

電工電子技術(shù) 北京交通大學(xué) 張曉冬 Analog Digital 引入 “翻譯” 2003年全國大學(xué)生電子 設(shè)計(jì)競賽賽題 Analog Digital 引入 “翻譯” 5.1 總論 5.2 A/D轉(zhuǎn)換器 5.3 D/A轉(zhuǎn)換器 5.4 A/D和 D/A 轉(zhuǎn)換器綜合應(yīng)用 Email me please if you have any questions: win_ CH5 A/D轉(zhuǎn)換器和 D/A轉(zhuǎn)換器 New！ 5.1.0 學(xué)習(xí)要求 New！ 5.1.1 學(xué)習(xí)重點(diǎn) 5.1 本章總論 本章學(xué)習(xí)要求 掌握 A/D 、 D/A 轉(zhuǎn)換的基本原理； 掌握各種 A/D 、 D/A 轉(zhuǎn)換器的工作原理； 掌握幾種集成 A/D 、 D/A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用； 能夠估計(jì) A/D 、 D/A轉(zhuǎn)換器的誤差 。 5.1.0 學(xué)習(xí)要求 Email me please if you have any questions: win_ 5.1.0 學(xué)習(xí)重點(diǎn) 本章學(xué)習(xí)重點(diǎn) A/D 、 D/A轉(zhuǎn)換原理； A/D 、 D/A轉(zhuǎn)換器的設(shè)計(jì)思路和工作原理； 集成 A/D 、 D/A轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用 。 Email me please if you have any questions: win_ 5.2.2 逐次比較型 A/D轉(zhuǎn)換器 New！ 5.2.3 雙積分型 A/D轉(zhuǎn)換器 5.2 A/D轉(zhuǎn)換器 5.2.0 A/D轉(zhuǎn)換器需求案例 5.2.5 A/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品舉例 5.2.4 并行比較型 A/D轉(zhuǎn)換器 5.2.1 A/D轉(zhuǎn)換器基本原理 工程應(yīng)用 ADC 工程應(yīng)用一例 放大 5.2.0 A/D轉(zhuǎn)換器需求案例 簡化 簡化 位置傳感信息 電動(dòng)機(jī)控制信號 規(guī)范化 計(jì)算機(jī) 控制系統(tǒng) 機(jī)械 運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 位置傳感信息 電動(dòng)機(jī)控制信號 傳感器輸出電 壓為 05V，分 辨力為 2.5mV 運(yùn)動(dòng)控制范圍為 0100mm，控制精 度不低于 0.1mm ADC ADC在何處？ 工程應(yīng)用 需要解決什么問題 ? 分辨力 轉(zhuǎn)換誤差 轉(zhuǎn)換速率 抗干擾能力 工作可靠性 價(jià)格 5.2.0 A/D轉(zhuǎn)換器需求案例 A/D轉(zhuǎn)換原理 A/D轉(zhuǎn)換參數(shù) Email me please if you have any questions: win_ 5.2.1 A/D轉(zhuǎn)換基本原理 基礎(chǔ)知識 A/D轉(zhuǎn)換原理 A/D轉(zhuǎn)換 將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號 若參考量為 R， 則 DA/R ? 5.2.1 A/D轉(zhuǎn)換基本原理 基礎(chǔ)知識 需要一個(gè)參考量 A/D轉(zhuǎn)換原理 量化單位 5.2.1 A/D轉(zhuǎn)換基本原理 基礎(chǔ)知識 A/D轉(zhuǎn)換原理 5.2.1 A/D轉(zhuǎn)換基本原理 基礎(chǔ)知識 A/D轉(zhuǎn)換原理 量化誤差 因 mmin 不能是無 窮小而帶來的誤差。量化誤差是不 可消除的。 5.2.1 A/D轉(zhuǎn)換基本原理 基礎(chǔ)知識 A/D轉(zhuǎn)換原理 ？ 問題 ？ 既然存在量化誤差，那么采用了 A/D轉(zhuǎn)換器，會(huì)不會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)處理 數(shù)據(jù)的精度較模擬系統(tǒng)更低？ 5.2.1 A/D轉(zhuǎn)換基本原理 A/D轉(zhuǎn)換參數(shù) 5.2.1 A/D轉(zhuǎn)換基本原理 基礎(chǔ)知識 分辨力 A/D轉(zhuǎn)換器分辨最小模擬量的 能力，也就是最低有效位 LSB所代表的模擬量。 分辨率 A/D轉(zhuǎn)換器的位數(shù)。 位數(shù)越多， 分辨最小模擬量的能力也就越強(qiáng)。 分辨力與分辨率是統(tǒng)一的，有的材料對二 者不加區(qū)分。 A/D轉(zhuǎn)換參數(shù) 量化誤差 5.2.1 A/D轉(zhuǎn)換基本原理 基礎(chǔ)知識 A/D轉(zhuǎn)換參數(shù) 精度 nLSB 滿量程相對誤差 nLSB量化帶來的誤差 A/D轉(zhuǎn)換器的精度不僅僅取決于量化誤 差，而是由多種因素決定的。如某 A/D轉(zhuǎn)換 器的精度為 0.5% 1LSB。 1LSB稱為一 個(gè)字誤差，通常即為量化誤差。 5.2.1 A/D轉(zhuǎn)換基本原理 基礎(chǔ)知識 A/D轉(zhuǎn)換參數(shù) 5.2.1 A/D轉(zhuǎn)換基本原理 基礎(chǔ)知識 線性 A/D轉(zhuǎn)換參數(shù) 轉(zhuǎn)換速率 每秒轉(zhuǎn)換的次數(shù) 5.2.1 A/D轉(zhuǎn)換基本原理 基礎(chǔ)知識 轉(zhuǎn)換時(shí)間 完成一次轉(zhuǎn)換所需要的時(shí)間 二者關(guān)系？ 二種關(guān)系 Email me please if you have any questions: win_ 5.2.2 逐次比較型型 ADC 逐次比較型 A/D轉(zhuǎn)換器 基本原理 5.2.3 雙積分型 ADC 基本原理 基本原理 數(shù) 雙積分型 A/D轉(zhuǎn)換器 5.2.3 雙積分型 ADC 基本原理 時(shí)段：固定時(shí)間積分 , 到時(shí)結(jié)束； 時(shí)段：固定斜率積分， 過零結(jié)束。 5.2.3 雙積分型 ADC 基本原理 數(shù) 雙積分型 A/D轉(zhuǎn)換器 優(yōu)點(diǎn)：精度較高，對元件要求低 缺點(diǎn)：速度低 5.2.3 雙積分型 ADC 5.2.4 并行比較 型 ADC 基本原理 并行比較型 A/D轉(zhuǎn)換器 工程應(yīng)用基礎(chǔ) ADC0809 特點(diǎn)： 屬 CMOS電路 8路模擬輸入 ， 8 bit 輸出 (3S門 ) 與常用 P兼容 采用逐次比較法，轉(zhuǎn)換時(shí)間約 100s 5.2.5 A/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品舉例 ADC0809 工程應(yīng)用基礎(chǔ) 5.2.5 A/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品舉例 ICL7106/7107 特點(diǎn)： 直接輸出 7段譯碼信號 7106驅(qū)動(dòng) LCD； 7107驅(qū)動(dòng) LED 十進(jìn)制 3位半 A/D轉(zhuǎn)換器 雙積分型電路 ， 內(nèi)含基準(zhǔn)源 工程應(yīng)用基礎(chǔ) 5.2.5 A/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品舉例 ICL7107 ICL7107構(gòu)成直流電壓表 工程應(yīng)用基礎(chǔ) 5.2.5 A/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品舉例 MAX1011 特點(diǎn)： 6bit高速 A/D轉(zhuǎn)換器 ， 速率可達(dá) 90M 帶偏移矯正的 55MHZ帶寬差動(dòng)放大器 功耗僅 190mW 有效位為 5.85bit 工程應(yīng)用基礎(chǔ) 5.2.5 A/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品舉例 工程應(yīng)用基礎(chǔ) 5.2.5 A/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品舉例 A/D轉(zhuǎn)換器最新產(chǎn)品舉例 TI推出業(yè)界首個(gè)集成 12位 a-d轉(zhuǎn)換器和 超低功耗閃存的微控制器系列 -ADC 工程應(yīng)用基礎(chǔ) 5.2.5 A/D轉(zhuǎn)換器產(chǎn)品舉例 全國大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競賽題目 Email me please if you have any questions: win_ 問題征集 A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)用練習(xí) 問題征集 通過觀察，較系統(tǒng)地提出一 個(gè) ADC的應(yīng)用問題。 Email me please if you have any questions: win_ A/D轉(zhuǎn)換器應(yīng)用練習(xí) Email me please if you have any questions: win_ 再見！