1

A/D I D/A KONVERZIJA

ANALOG-DIGITAL & DIGITAL-ANALOGCONVERSION

DIGITALNA ELEKTRONIKAZimski semestar 2005/6. Godine

Elektronski fakultet - Niš

analog-to-digital converter

ADC

digital-to-analog

converterDAC

2

UZORKOVANJE

KVANTOVANJE

KODOVANJE

A/D

REGENERISANJE

DEKODOVANJED/A

Uianalog

Uoanalog

Veličina napona u digitalnom obliku

OBRADA U DIGITALNOM

DOMENU

Operacije pri A/D i D/A konverziji

3

Uzorkovanje( Semplovanje )

UZORKOVANJE( Ideal Sampling )

NYQUIST’S THEOREM: fs > 2f1

4

UZORKOVANJE( Real Sampling )

SAMPLE-AND-HOLD CIRCUIT

A2A1

Ch

AnalogInput

To ADCinput

Ts = 1/fs

5

KVANTOVANJE

Uamin

Uamax

~~

000000000100010

11111

∆V∆V=Ups/(2n-1)

For an n - bit converter

1 LSB = ∆V

The Ideal Transfer Function (DAC)

6

OFFSET ERROR

BIPOLAR OFFSET ERROR

7

Calibrating bipolar offset error. (Note: The stair-step transferfunction has been replaced by a straight line, because this

graph shows all codes andthe step size is so small that the line appears to be linear.)

Unipolar offset error

8

GAIN ERROR

Offset, gain, and full-scale errors

9

Gain error reduces dynamic range

Differential Nonlinearity(DNL) Error

10

DNL error: no missing codes

DNL error: Code 10 is missing.DNL error: At AIN* the digital code can be one of three

possible values. When the input voltage is swept, Code 10 will be missing.

DNL error: no missing codes

Integral Nonlinearity (INL) Error

11

Absolute Accuracy(Total) Error

Voltage-reference-drift requirements relate to ADC resolution

12

APERTURE ERROR

D/A KONVERTOR SA TEŽINSKOM OTPORNOM MREŽOM

13

Četvorobitni D/A konvertor sa lestvičastom otpornom mrežom

D/A konvertor sa kratkim vremenom postavljanja

14

A/D KONVERTORI

1. SA DIREKTNOM KONVERZIJOM• Podatak po podatak - simultani (flach)• Bit po bit - sa sukcesivnom aproksimacijom• Kvant po kvant - brojački

2. SA POSREDNOM KONVERZIJOM•V/F konvertori•V/T konvertori

A/D konvertor sa paralelnim komparatorima

15

A/D konvertor sa sukcesivnim aproksimacijama

Promena napona DAK tokom A/D konverzije

16

Logička šema A/D konvertora sa sukcesivnim aproksimacijama

Jedna realizacija A/D konvertora sa sukcesivnim aproksimacijama

CLR

1C

LK9

1D3

1Q2

2D4

2Q5

3D6

3Q7

4D11

4Q10

5D13

5Q12

6D14

6Q15

U?MC74HC174

34U?B

HC05

56U?C

HC05

1 2

U?A

HC05

1312U?F

HC05

1110U?E

HC05

98U?D

HC05

R?RES2

GND GND

+5V

123

U?A

SN74

HC

0012

3U

?ASN

74H

C00

123

U?A

SN74

HC

001213

12U

?ASN

74H

C10

U?

KO

NV

ERZI

JA U

TO

KU

U?

KRAJ KONVERZIJE

1 2U?A

HC04

123

U?A

SN74

HC

0012

3U

?ASN

74H

C00

123

U?A

SN74

HC

001213

12U

?ASN

74H

C10

123

U?A

SN74

HC

0012

3U

?ASN

74H

C00

123

U?A

SN74

HC

001213

12U

?ASN

74H

C10

123

U?A

SN74

HC

0012

3U

?ASN

74H

C00

123

U?A

SN74

HC

001213

12U

?ASN

74H

C10

R?

R

R?

R

R?

R

R?

2R

R?2R

R?2R

R?2R

R?2R

R?

2R

R?

OPAMP

R?

R

R?

R

R?

R

R?

R

GND

R?2R

R?

OPAMP

Vx

91011

8

U?C

SN74HC10

12

1312

U?A

SN74HC10

12U?A

HC04

C?

CAPACITOR

R?RES2

R?RES2

R?

RES2

S?

SW SPDT

GND

+5V

GND+5V

C?

1nF

R?

RES2

GND

12 U?AHC04

R?

LD+5V

12 U?AHC04

R?

LD+5V

12 U?AHC04

R?

LD+5V

12 U?AHC04

R?

LD+5V

R?RES2

R?RES2

U?

START KONVERZIJE

R?RES2

+5V

R?

RES2

+5V

+5V

17

Prateći A/D konvertor

Vremenski dijagram pratećeg A/D konvertora

18

Serijski A/D konvertor sa referentnim D/A konvertorom

Vremenski dijagrami kod serijskog ADC-a

19

A/D konvertor sa dvojnim nagibom

Vremenski dijagrami A/D konvertora sa dvojnim nagibom

20

Sigma - Delta A/D konvertor

R

R

P

+

_

R

R

+

_

C

+

_

DIGITALNI

D Q

Q FILTAR

Qn-1

Q1Q0 D

igita

lna

vred

nost

A

K

-Vr

+Vr

Takt

Va

Uul

Vi

Uul = t1 - t2t1+t2 Vr