第9章DA转换器和AD转换器电子教案
第九章 DA、AD转换器及其与CPU的接口
第九章 D/A、A/D转换器
9.3 A/D转换器芯片
1、采样过程：将时间上连续变化的模拟量转变为时间上断续变化的模拟量。 采样频率f0大于等于输入信号最高频率fm的2倍。 2、保持过程：将采样得到的模拟量的值保持下来。为保证采样精确度，要求 在A/D转换期间，保持输入模拟量的信号不变。 3、量化过程：以一定的量化单位，把离散的模拟信号转化为离散的阶跃量的
二、D/A的主要技术指标
第九章 D/A、A/D转换器
分辨率:
• 是指最小输出电压（ 对应的输入二进制数为1 ）与最大
输出电压(对应的输入二进制数的所有位全为1)之比。
分辨率=1/（2n-1） 例如十位数模转换器的分辨率为： 2110-1≈0.001
• 可用输入数字量的位数来表示，如8位、10位等。
二、应用举例
第九章 D/A、A/D转换器
例1 对模拟通道IN0进行A/D转换，采样一个点。
采用查询方式的程序如下：
OUT 50H，AL ；选通IN0，
；启动A/D转换
NOP；避开刚开始的EOC状态
W：IN AL，40H ；输入EOC标志
TEST AL，01H
JZ W
；未结束，返回等待
IN AL，48H ；结束，
第九章 D/A、A/D转换器
9.3.1 A/D工作原理
原理：类似天平称重量时的尝试法，逐步用砝码的 累积重量去逼近被称物。
逐次变换
寄存…器SAR …
时序及控制逻辑
Vi
+
┇
D/A
VC
比较器
-
} ┇
数字量输出
9.3.2 A/D的技术指标
分辨率 量化误差 转换速度 精度
9.3.3 ADC0809 一、原理框图
第9章 DA转换和AD转换20101112版
基本概念
AD转化过程：采样－量化－编码
模拟量的获取
计算机
数/模转换（D/A）
数/模转换（D/A）
数/模转换（D/A）
DAC0832
DAC0832
DAC0832内部结构：二级缓冲机制
DAC0832与CPU的接口
DAC0832工作方式【二级缓冲机制】
双缓冲方式
成的系统，
双缓冲方式
DAC0832构成的3路D/A系统
步送数据;
步进行转换。
单缓冲方式
处
或
选
直通方式
DAC7520：10位数字量输入
10位D/A转换接口——AD7520
DAC1210：12位数字输入
DAC1210：与CPU的接口
AB0：区分高8位和低4位
DAC应用——函数波形发生器
DAC 应用——函数波形发生器
示波器
t
υ
函数波形发生器
函数波形发生器
函数波形发生器
函数波形发生器
；方式字
l ADC0809
ADC0809
A/D转换器与CPU接口方式
l ADC通过8255A与CPU连接。
ad转换da课程设计
ad转换da课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解AD转换和DA转换的基本原理，掌握其工作流程和关键参数。
2. 使学生掌握AD转换和DA转换在实际应用中的使用方法和电路设计。
3. 帮助学生了解不同类型AD转换器和DA转换器的特点及适用场合。
技能目标：1. 培养学生运用AD转换器和DA转换器进行数据采集和信号处理的能力。
2. 培养学生分析和解决实际电路中AD转换和DA转换相关问题的能力。
3. 提高学生动手实践能力，学会使用相关仪器和软件进行AD转换和DA转换的实验操作。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电子技术领域的兴趣，激发他们探索未知、创新实践的欲望。
2. 培养学生团队合作精神，学会在团队中沟通与协作，共同解决问题。
3. 引导学生认识到AD转换和DA转换在现实生活中的广泛应用，增强其学以致用的意识。
本课程针对高中年级学生，结合电子技术学科特点，注重理论与实践相结合。
在教学过程中，教师需关注学生的个体差异，充分调动学生的积极性，鼓励他们主动参与课堂讨论和实践操作。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，为后续学习电子技术相关知识奠定基础。
二、教学内容1. AD转换原理及电路设计- 模拟信号与数字信号的转换原理- AD转换器的类型、性能参数及选用方法- AD转换电路的设计方法及实例分析2. DA转换原理及电路设计- 数字信号与模拟信号的转换原理- DA转换器的类型、性能参数及选用方法- DA转换电路的设计方法及实例分析3. AD转换与DA转换在实际应用中的案例分析- 数据采集与信号处理系统中的应用- 模拟电压控制与数字电压控制系统的设计- AD转换与DA转换在物联网、智能家居等领域的应用4. 实践操作与实验- 使用AD转换器和DA转换器进行数据采集与信号处理实验- 设计简单的AD转换和DA转换电路，并进行调试- 分析实验结果，探讨实际应用中可能遇到的问题及解决办法教学内容依据课程目标，紧密联系教材，注重科学性和系统性。
第9章AD与DA转换
例如，满量程值为10V时，n位D/A转换器的 精度为±1/2 LSB，则其最大可能误差为：
精度为±0.05%表示最大可能误差为：
（3）转换速率 转换速率是指大信号工作时，模拟输出电压 的最大变化速度，单位为V/μs （4）建立时间 建立时间指的是，当输入数值满量程后，输 出模拟值稳定到最终值的±1/2LSB时所需要 的时间。该时间是表征D/A转换器性能的重要 指标，显然建立时间越大，转换速率越低。
DI7~ DI0：8位数据输入端，与CPU数据总线 相连。 CS：片选信号，输入，低电平有效，与ILE 配合决定WR1是否起作用。 ILE：输入锁存允许信号，输入，高电平有 效。
WR1 ：写信号1，将数据8位输入数据锁存到输入寄 存器中，低电平有效。此信号必须同CS、ILE同时 有效，即当CS和WR1同时为低电平、ILE为高电平时， 输入数据不锁存；当WR1变为高电平、ILE变为低电 平时，输入数据被锁存在输入寄存器中。 WR2 ：写信号2将锁存在输入寄存器中的数据送到8 位DAC寄存器中进行锁存，低电平有效。当WR2与传 送控制信号XFER同时为低电平时，DAC寄存器中的 数据不锁存；当WR2 或XFER变为高电平时，输入寄 存器中的数据被锁存在DAC寄存器中。
1．ADC0809引脚
ADC0809是28引脚的双列直插式芯片，如 图9-15所示。各引脚的定义及功能如下。
IN7~IN0：8路模拟电压输入端。 D7~D0：8位数字量输出端。 ADDA、ADDB和ADDC：地址输入端， 它们的不同组合可用来选择不同的模拟 输 入 通 道 ， 编 码 000~111 分 别 对 应 IN0~IN7，如表9-1所示。 START：启动转换的控制信号，输入， 高电平有效。
数字电子技术基础第九章DA和AD转换电路
D2
VREF 22 R
D1
VREF 23 R
D0
VREF 23 R
(D3 23
D2 22
D1 21
D0 20 )
VREF
23 R
3 i0
Di 2i
i (0,1,2,3)
11
对于n位权电阻网络D/A转换器总电流为：
i
VREF 2n1 R
n1 i0
Di 2i
求和放大器输出电压为：vo iR f
数字量D成正比关系。V=KD，K为常数。
6
一、基本原理
输入是 n位二
D0 D1
进制数
Dn-1
n1
vO (iO ) k Di 2i 位权值
D/A
i (0,1,2,3i0 n 1)
k:转换比例系数
输出模拟电压（或模拟电流）与输入数字量
成正比关系。
假设：转换比例系数K=1,输入数字量n=3
输出模拟电压（或模拟电流）为：
进制数码为0000~1111,基准电压
00000
VREF=-8V,Rf = R/2,求输出电压VO。 并画出输出VO波形。
0 0 0 1 0.5 00101 0 0 1 1 1.5
VREF R f 2n1 R
n1
Di 2i
i0
输出模拟电压VO的大小与输 入的二进制数码的数值大小
成正比。
－ 2Rf
R
VREF 2n
n1
Di 2i
i0
同时还与量化级有关。
量化级
★ 输入二进制数码位数越多，量化级越小，D/A输 出电压越接近模拟电压。
12
例1：设4位权电阻D/A转换器输入二进制数 码D3D2D1D0=1101,基准电压VREF=-8V,Rf = R/2,求输出电压VO。
第九章 AD、DA转换
采样、保持、 采样、保持、量化和编码
一般前两步由采样保持电路完成，量化编码由ADC来完成。 来完成。 一般前两步由采样保持电路完成，量化编码由ADC来完成
对于n位输出二进制码，并行ADC就需要个比较器 显然， 对于n位输出二进制码，并行ADC就需要个比较器。显然， 就需要个比较器。 随着位数的增加所需硬件将迅速增加， >4时 并行ADC较 随着位数的增加所需硬件将迅速增加，当n>4时，并行ADC较 复杂，一般很少采用。因此并行ADC适用于速度要求很高 适用于速度要求很高， 复杂，一般很少采用。因此并行ADC适用于速度要求很高，而 输出位数较少的场合。 输出位数较少的场合。
与之接近的离散数字电平，这个过程称作量化 与之接近的离散数字电平，这个过程称作量化。 量化。 由 零 到 最 大 值 （ MAX ） 的 模 拟 输 入 范 围 被 划 分 为 1/8 ， 2/8……7/8共23-1个值，称为量化阶梯。 ……7 个值，称为量化阶梯 量化阶梯。 而相邻量化阶梯之间的中点值1 16， 16……13/16称为 称为比较 而相邻量化阶梯之间的中点值 1/16 ， 3/16……13/16 称为 比较 电平。 电平。
采样后的模拟值同比较电平相比较，并赋给相应的量化阶梯值。例如， 采样后的模拟值同比较电平相比较， 并赋给相应的量化阶梯值 。例如， 采样值为7 32MAX，相比较后赋值为2 MAX。 采样值为7/32MAX，相比较后赋值为2/8MAX。 把量化的数值用二进制数来表示称作编码 把量化的数值用二进制数来表示称作编码。 编码有不同的方式。例如上述的量化值2/8MAX，若将其用三位自然加权 编码有不同的方式。例如上述的量化值2/8MAX， 二进制码编码，则为010。 二进制码编码，则为010。
单片机技术应用与实践 工作模块9 AD与DA转换器使用
任务实施
执行思路
电压信号是模拟信号，通过调节电位器来模拟0～5V连续可变的电 压，使用一款A/D芯片采集电压信号并转换成数字信号，单片机读取数 字信号并在数码管上显示。
待测 电压数码管显 示模块
（2）按照输出数字量的有效位数划分，主要有8位、10位、12位、 14位、16位并行输出等，表示A/D转换器的分辨率。
9.1 模数/数模转换器（AD/DA）简介
（三）A/D转换器的主要分类
（3）按照转化速度划分，主要有超高速转换器（转换速度≤1ns）、 高速转换器（转换速度≤20us）、中速转换器（转换速度≤1ms）、低 速转换器（转换速度≤1s）等。
除并行输出的A/D转换器外，随着单片机串行扩展技术的发展，串 行接口的A/D转换器的应用越来越广泛，较为典型的有基于SPI串行接口 的ADS7950、ADS1118、ADS7952、TLC1549（10位）以及I2C串行接口的 PCF8591等。PCF8591的采样速率取决于I2C总线的采样速率，本任务即 通过PCF8591来实现数据采集。
例2：8位A/D转换器ADC0809，满量程输入电压为5V，分辨率为8位，能 分辨出输入电压为5V/2^8=19.53mV的变化。
9.1 模数/数模转换器（AD/DA）简介
（2）转换时间和转换速率。 转换时间是指A/D转换器完成一次转换所需要的时间。转换时间的 倒数为转换速率。根据奈奎斯特采样定理，当采样频率大于所采样模拟 信号最高频率的两倍时，信号才不会发生混叠失真。实际使用时，为了 更加逼真地恢复原始模拟信号，建议A/D采样频率为信号最高频率的5～ 10倍。
（4）线性度。A/D转换器实际的转换数值与理想直线的最大误差。 在测控系统中，传感器和A/D转换器的线性度共同决定整个系统的线性 度。A/D转换器的线性度如图所示。
微机原理与接口技术 教学课件 于天河 高爽 第9章 AD和DA转换
（2） 双积分法A/D转换器
双积分法A/D转换器由电子开关、积分器、比较器和控制 逻辑等部件组成，如图(a)所示。 从图(b)所示的积分器输出波形可以看出：反向积分时积分 器的斜率是固定的，VX越大、积分器的输出电压越大， 反向积分时间越长。
（3） 电压频率转换器的工作原理源自fs(t)=f (t)· s(t)，s(t)=1或0
用波形图表示，如图(a)、(b)、(c)所示。
保持
所谓保持，就是将采样得到的模拟量值保持 不变，即S(t)=0期间，使输出不是等于0而是 等于采样控制脉冲存在的最后瞬间的采样值， 如图(d)所示
最基本的采样保持电路如图所示。它由MOS管采样开关T、 保持电容Cb和运放做成的跟随器三部分组成。 s(t)=1时，T导通，Vi向Cb充电，Vc和V0跟踪Vi变化，即对 Vi采样。 s(t)=0时，T截止，V0将保持前一瞬间采样的数值不变。
4）A/D转换器：是模拟量输入通道的中心环节，其作用是 将输入的模拟信号转换成计算机能够识别的数字信号，以 便计算机进行分析和处理。 （5）输入接口：起到将数据送往总线，送往主机的作用。 （6）主机：收集到数据在主机中进行运算和处理，根据结 果进行相应的控制。 （7）输出接口：将数字信息从数据总线上分离出来。 （8）D/A转换器：是模拟量输出通道的中心环节，它的作 用是将主机输出的数字量信号转换为模拟信号。每台执行 机构需要一路D/A转换电路。 （9）执行器：根据发出的模拟量产生一系列动作控制被控 部件。 （10）被控部件：是被控制的实体。
采样
所谓采样，是将一个时间上连续变化的模拟量 转换为时间上断续变化的(离散的)模拟量。通 常采用等时间间隔进行采样。采样过程如图所 示。
第九章 AD与DA转换
主讲：何玉钧
① 实现D/A转换的基本思想 将二进制数ND＝(11001)B转换为十进制数。 ND＝b4×24＋b3×23＋b2×22＋b1×21＋b0×20 ＝1×24＋1×23＋0×22＋0×21＋1×20
数字量是用代码按数位组合而成的， 对于有权码，每位代码都
有一定的权值，如能将每一位代码按其权的大小转换成相应的模拟量，
9.1 D/A转换器
9.2
A/D转换器
《数字电子技术基础》 第九章 模数与数模转换器
主讲：何玉钧
教学基本要求
1. 掌握倒T形电阻网络D/A转换器(DAC)、集成D/A转换器 的工作原理及相关计算。 2. 掌握并行比较、逐次比较、双积分A/D转换器(ADC)的工 作原理及其特点。
3. 正确理解D/A、A/D转换器的主要参数。
电流开关型DAC ECL电流开关型DAC
《数字电子技术基础》 第九章 模数与数模转换器
主讲：何玉钧
9.1.2 倒T形电阻网络D/A转换器
(L S B ) D0 D1 D2 (M S B ) D3 Rf
iΣ
A
+
vo
S0 I 2R 2R 16 R 2R
S1 I 8 R
S2 I 4 R
S3 I 2R 2 + VR E F
《数字电子技术基础》 第九章 模数与数模转换器
主讲：何玉钧
《数字电子技术基础》 第九章 模数与数模转换器
主讲：何玉钧
9.1
D/A转换器
9.1.1 D/A转换器的基本原理
将数字量转换为与之成正比模拟量 。
A= K D
O = – K NB
数字量 n位 DAC
模拟量
《数字电子技术基础》 第九章 模数与数模转换器
第九章数模（DA）和模数（AD）转换电路
第九章 数模（D/A ）和模数（A/D ）转换电路一、 内容提要模拟信号到数字信号的转换称为模—数转换，或称为A/D （Analog to Digital ），把实现A/D 转换的电路称为A/D 转换器（Analog Digital Converter ADC ）；从数字信号到模拟信号的转换称为D/A （Digital to Analog ）转换，把实现D/A 转换的电路称为D/A 转换器（ Digital Analog Converter DAC ）。
ADC 和DAC 是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之为两者之间的接口。
二、 重点难点本章重点内容有：1、D/A 转换器的基本工作原理（包括双极性输出），输入与输出关系的定量计算；2、A/D 转换器的主要类型（并联比较型、逐次逼近型、双积分型），他们的基本工作原理和综合性能的比较；3、D/A 、A/D 转换器的转换速度与转换精度及影响他们的主要因素。
三、本章习题类型与解题方法 DAC网络DAC 权电阻 ADC 直接ADC间接ADC权电流型DAC权电容型DAC开关树型DAC输入/输出方式 并行 串行 倒梯形电阻网络DAC这一章的习题可大致分为三种类型。
第一种类型是关于A/D 、D/A 转换的基本概念、转换电路基本工作原理和特点的题目，其中包括D/A 转换器输出电压的定量计算这样基本练习的题目。
第二种类型是D/A 转换器应用的题目，这种类型的题目数量最大。
第三种类型的题目是D/A 转换器和A/D 转换器中参考电压V REF 稳定度的计算，这种题目虽然数量不大，但是概念性比较强，而且有实用意义。
（一）D/A 转换器输出电压的定量计算【例9 -1】图9 -1是用DAC0830接成的D/A 转换电路。
DAC0830是8位二进制输入的倒T 形电阻网络D/A 转换器，若REF V =5 V ，试写出输出电压2O V 的计算公式，并计算当输人数字量为0、12n - (72)和2n -1(82-1)时的输出电压。
第9章 AD与DA转换器接口
9.2 D/A转换器的接口电路设计
DAC0832适合要求多片DAC同时进行转换的系统。
分别输入数据：利 用各自DAC0832的 CS与WR1先将各自 的数据输入到输入 寄存器； 同时触发转换：将 各片的XFER和WR2 连在一起，同时触 发，实现同时转换。
CS
WR1
WR2
微机接口技术
VREF D/A 转 换 器 A IOUT1 IOUT2 RFB AGND VCC DGND
；初始化8255A MOV DX，303H ；8255A的命令口， MOV AL，10000000B ；8255A的A、B组均为输出 OUT DX，AL ；写方式字 ；设置B口控制DAC的转换 MOV DX，301H ；8255A的B口地址 MOV AL，00010000B ；DAC0832为直通工作方式 OUT DX，AL
2. D/A转换器的连接特性
输入缓冲能力，表示能否与数据总线直接连接。
输入数据的宽度，即分辨率。 输入码制，表示能接受不同码制的数字量输入。 输出模拟量的类型，有电流型和电压型。 输出模拟量的极性，有正负电压极性。
8
9.1 D/A转换器的接口方法
二、D/A转换器与微处理器的接口方法
8
2
7
2 6 25 2 4 23 2 2 21 2 0 9.96 V 10 V
所以输出电压的范围是0~10V。
（4）当输入数字10010001B时：
V0 10 2
8
2
7
2 4 2 0 5.66V
7
9.1 D/A转换器的接口方法
微机接口技术
；第一个数据取入AL ；第一片0832输入寄存器地址送DX ；将第一个数据输出到第一片0832输入寄存器
数电--AD.DA转换器
因此，每个 2R支路中的 电流也逐位减 半。
I = I3 + I2 + I1 + I0
= UR D3 + UR D2 + UR D1 + UR D0
2R
4R
8R
16R
=
UR 16R
( 8D3
+
4D2
+
2D1
+ 1D0 )
uo = - URRF ( 8D3 + 4D2 + 2D1 + 1D0 )
16R
拟电流io=Ki×D。其中Ku或Ki为电压或电流转换比例系数，D
为输入二进制数所代表的十进制数。
D/A 功能(续) 4位数据: 0000 1111
0V
分辨率:
5V/15=0.333V
5V
/每1个最低有效位
8位数据: 00000000 11111111
0V 分辨率: 5V/255=0.0196V
5V /每1个最低有效位
采样定理：fs >= 2 fmax
（理论计算）
fs >=（4~5）fmax （实际应用）
采样-保持：将采样后的值保存下来，并在采样脉冲
结束之后到下一个采样脉冲到来之前保持不变，保证
ADC在此期间将样值转换成数字量。其原理与峰值检
测电路相同，电路有LF198等。
量化与编码
一. 取样定理
（1）采样和保持
精度也不易做高
工作速度中等(转换时 间 几us ~100 us)，精度 也较高，成本较低
精度可以做得很高， 抗干扰性能很强，速 度很慢(转换时间 几百 us ~几ms)
中高速数据采集系统、 在线自动检测系统、动 态测控系统
adda转换课程设计
ad da转换课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握AD转换的基本原理和应用方法，培养学生运用AD转换技术解决实际问题的能力。
具体分为以下三个维度：1.知识目标：学生需要理解并掌握AD转换的原理、方法和应用场景；了解不同类型的AD转换器及其特点；掌握AD转换器的主要性能指标及其影响因素。
2.技能目标：学生能够运用AD转换原理和方法，分析和解决实际问题；能够使用实验设备进行AD转换实验，并处理相关数据。
3.情感态度价值观目标：培养学生对AD转换技术的兴趣和好奇心，激发学生主动学习和探索未知的精神；培养学生团队合作意识和沟通交流能力。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.AD转换原理：介绍AD转换的基本概念、原理和方法，以及AD转换器的工作原理。
2.AD转换器类型及特点：介绍不同类型的AD转换器（如逐次逼近型、双积分型等）及其特点和应用场景。
3.AD转换器性能指标：讲解AD转换器的性能指标（如分辨率、转换时间、线性度等）及其影响因素。
4.AD转换器应用：分析AD转换技术在实际工程中的应用，如模拟信号处理、数字信号处理等。
5.实验与实践：安排实验室实践环节，使学生能够动手操作AD转换器，处理实际数据，提高实际应用能力。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解AD转换的基本原理、方法和应用，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：学生分组讨论，分享对AD转换技术的理解和应用经验，提高学生的思考和沟通能力。
3.案例分析法：分析实际工程中的AD转换应用案例，使学生能够将理论知识应用于实际问题。
4.实验法：安排实验室实践环节，让学生动手操作AD转换器，培养学生的实践能力和创新精神。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，将准备以下教学资源：1.教材：选用国内权威出版的《AD转换技术与应用》教材，作为学生学习的主要参考书。
2.参考书：推荐学生阅读《数字信号处理》、《模拟电子技术》等相关书籍，丰富学生的知识体系。
ad转换器和da转换器学习课程
D6 D5
•工作电压为+5V
D4 D0
•具有锁存控制的8路模拟开关
VR(-) D2
•输出与TTL电平兼容
28只引脚
第22页/共38页
第二十二页，编辑于星期五：九点 四十九分。
ADC0809的结构组成
8路模拟输入信号——用三根地址线A,B,C选通IN0～IN7；
引脚——START启动AD转换，CLK转换时钟，VR参考电压，EOC结束标 志， OE输出使能，ALE地址锁存使能
实例4：采用ADC0809设计数据采集电路，将IN7通道输入的模拟
量信号进行测量，结果以16进制显示。
第25页/共38页
第二十五页，编辑于星期五：九点 四十九分。
电路分析
采用总线连
接方式
➢ 模拟通道地址，经373对低8位地址进行锁存： IN0的低8位地址为1111 1000B (0xf8)，IN1为0xf9，……，IN7为0xff。
中速（转换速度≤1ms）
低速（转换速度≤1s）
按转化位数
8位 12位
14位 16位
第19页/共38页
第十九页，编辑于星期五：九点 四十九分。
逐次逼近式ADC的工作原理
VN
VIN
D/A转换器
VREF
START EOC
控制 逻辑
N位寄存器
D7
锁
D6
存 缓 存
D5 D4
D3 D2
器
D1
D0
OE
逐次逼近寄存器
；读取转换结果
第34页/共38页
第三十四页，编辑于星期五：九点 四十九分。
MOV @R1，A
INC DPTR
INC R1
DJNZ R7，LOOP
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11
例9-3 4位R－2R倒T形电阻网络DAC如图9-7所示， 设基准电压VREF=-8V，RF= R，试求其最大输出电 压值。 解：将D3D2D1D0=1111代入
vo V2R4EF(23 D3 22 D2 21 D1 20 D0) 8V(23 122 121 120 1) 24 7.5V
4.5V
9
9.2.3 倒T型电阻网络D/A转换器
R－2R倒T形电阻网络D/A转换器如图所示。
R－2R倒T形电阻网络的特点为： ①分别从虚线A、B、C、D处向右看的二端 网络等效电阻都是R。 ②不论模拟开关接到运算放大器的反相输入 端（虚地）还是接到地，也就是不论输入数字 信号是1还是0，各支路的电流不变。
12
9.2.4 D/A转换器的主要技术参数
1．分辨率 分辨率用输入二进制数的有效位数表示。在分辨 率为n位的D/A转换器中，输出电压能区分2n个不同的 输入二进制代码状态，能给出2n个不同等级的输出模 拟电压。 分辨率也可以用D/A转换器的最小输出电压 VLSB（输入数字只有最低位为1）与最大输出电压 VFSR（输入数字全为1）的比值来表示
13
3．转换时间（输出建立时间） 从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定 值时所需要的时间，称为转换时间（或输出建立时 间）。
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9.2.5 集成D/A转换器及应用举例
DAC0832的逻辑符号和引脚图如图所示。
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下图是DAC0832典型应用电路图。
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9.3 A/D转换器
主要内容
A/D转换的4个步骤 A/D转换器的种类 A/D转换器的3个主要技术参数 A/D转换器的数字输出与模拟输入之间的关系 集成ADC0809及应用
第9章 D/A转换器和A/D转换器
内容提要：
（1）D/A、A/D转换器的概念、基本工作原理。 （2）集成D/A、A/D转换器的应用 。
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9.1 概述
主要内容：
D/A、A/D转换器的概念 D/A、A/D转换器的实际举例
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1．D/A、A/D转换器的概念 能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，
简称A/D转换器或ADC；能将数字量转换为模拟量的 电路称为数模转换器，简称D/A转换器或DAC。 2．D/A、A/D转换器的实际举例
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采样和保持操作示意图如下：
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2．量化－编码 一般把上述采样保持后的值以某个“最小
数量单位”的整数倍来表示，这一过程称为量 化。规定的最小数量单位称为量化单位或量化
间隔，用“δ” 表示。
量化的方法一般有两种：四舍五入法和舍 去小数法。
（1）四舍五入法：把＜δ/2的电压作为“0δ” 处理，把≥δ/2而＜3/2δ的电压作为“1δ”处理；
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例9-1 4位二进制权电阻网络DAC如图9-5所示，设 基准电压VREF=-8V，RF= R/2，试求输入二进制数 D3D2D1D0=1001时的输f出电压值。 解：将D3D2D1D0=1101代入得
vo
VREF(23 24
D3
22
D2
21
D1
20
D0)Leabharlann 8V(23 122 021 020 1) 24
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9.3.1 A/D转换的一般步骤
A/D转换是将模拟信号转换为数字信号，转换过程 通过采样、保持、量化和编码四个步骤完成。
1．采样－保持 采样是将时间上连续变化的信号转换为时间上 离散的信号。 其采样频率fS必须大于等于输入模拟信号包含的 最高频率fmax的两倍。 采样后的值必须保持不变，直到下一次采样。 因为A/D转换必须有时间处理采样值。
（2）舍去小数法：把＜δ的电压作为“0δ”处 理，把≥δ而＜2δ的电压作为“1δ”处理。
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采用不同量化方式其结果存在差异，而且上述量 化结果与采样值之间存在误差，这种误差称为量化误 差。
把上述量化结果用代码表示，称为编码。
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9.3.2 A/D转换器的种类
1．A/D转换器的种类 A/D转换器按照工作原理的不同可分为直接A/D转
换器和间接A/D转换器。 直接A/D转换器是将输入模拟电压直接转换成数字
量，间接A/D转换器是先将输入模拟电压转换成中间 量，如时间或频率，然后将这些中间量转换成数字量。 常用的直接A/D转换器有并联比较型A/D转换器和逐次 比较型A/D转换器。常用的间接A/D转换器有中间量为 时间的双积分型A/D转换器，中间量为频率的电压－ 频率转换型A/D转换器。
如图为一个锅炉加热信号采集和控制系统
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9.2 D/A转换器
主要内容
D/A转换器的电路结构框图 二进制权电阻网络D/A转换器 倒T型电阻网络D/A转换器 D/A转换器的模拟输出与数字输入之间的关系 D/A转换器的3个主要技术参数 集成ADC0832及其应用
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2．D/A转换器的电路结构框图 n位D/A转换器的电路结构框图如图所示。
1．电路结构 二进制权电阻网络D/A转换器如图所示。
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2．权电阻网络D/A转换电路的工作原理 不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端
（虚地）还是接到地，也就是不论输入数字信号 是1还是0，各支路的电流是不变的。
I0 V 8 R R EF I1 V 4 R R EF I2 V 2 R R EF I3 V R R EF iI0D 0I1D 1I2D 2I3D 3V 8 R R ED F 0V 4 R R ED F 1V 2 R R ED F 2V R RED F 3 V 2R 3R E(2 F 3D 322D 221D 120D 0)
D/A转换器由数码寄存器、模拟电子开关、解码 网络、求和电路及基准电压几部分组成。数字量以 串行或并行方式输入并存储于数码寄存器中，寄存 器输出的每位数码驱动对应的数位上的电子开关将 在电阻解码网络中获得的相应数位权值送入求和电 路。求和电路将各位权值相加便得到与数字量对应 的模拟量。
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9.2.2 二进制权电阻网络D/A转换器
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从参考电压端输入的电流为
I REF
VREF R
I31 2IREF V2RREF
I2 1 4IREF V4RREF
I18 1IREF V8RREF
I0 116IREF V 1R6R EF
求和运算放大器的输出电压为
v o R F i F R F i V R 2 4 R R E F ( 2 3 F D 3 2 2 D 2 2 1 D 1 2 0 D 0 )