AD DA转换器
ad转换器和da转换器
电流输出型DA转换原理
总电流
•转换电流
分支电流
……
•I01转换电流与“逻辑开关”为1的各支路电流的总和成正比 ，即与D0～D7口输入的二进制数成正比。
•DAC0832
•反馈电 阻 •外接放大器
转换电压
•即，转换电压正比于待转换的二进制数和参考电压
DAC的性能指标： 1、分辨率 通常将DAC能够转换的二进制的位数称为分辨率。 位数越多分辨率也越高，一般为8位、10位、12位、16位等
•参考程序如下：
INIT1： SETB IT1
；选择外部中断1为跳沿触发方式
SETB EA
；总中断允许
SETB EX1 ；允许外部中断1中断
MOV DPTR，#7FF8H ；端口地址送DPTR
MOV A，#00H
MOVX @DPTR，A；启动ADC0809对IN0通道转换
………
；完成其他的工作
•电路分析
➢ 由P2.0形成高8位地址（0xfe），与WR信号合成START/ALE正脉冲启动 ADC，与RD信号合成OE正脉冲输出转换数据；
➢ 启动IN0～IN7通道AD转换的命令的地址为：0xfef8，……，0xfeff。
➢ 读取AD结果的命令的地址为：任何高8位为0xfe的地址均可。
•电路分析
DAC2第1级地址： 1111 1101 …（0xfdff） DAC1和2第二级地址：1110 1111 …（0xefff）
例3参考程序
•语句DAOUT = num的作用只是启动DAC寄存器，传输什么数据都没关 系。
例3 运行效果 （多路D/A同步输出 ）
•11.2 AT89S51与ADC的接口
第8章DA与AD转换电路
10 28
7
Di
i0
2i
当输入的数字量在全0和全1之间变化时，输出模拟电压的 变化范围为0～9.96V。
8.3 A/D转换器
一、A/D转换器的基本原理
四个步骤：采样、保持、量化、编码。
模拟电子开关S在采样脉冲CPS的控制下重复接通、断开 的过程。S接通时，ui(t)对C充电，为采样过程；S断开时，C
I0
VREF 8R
I1
VREF 4R
I2
VREF 2R
I3
VREF R
i I0d0 I1d1 I2d2 I3d3
VREF 8R
d0
VREF 4R
d1
VREF 2R
d2
VREF R
d3
VREF 23 R
(d3
23
d2
22
d1
21
d0
20)
uo
RFiF
R i 2
VREF 24
(d3 23
可推得n位倒T形权电流D/A转换器的输出电压
vO
VREF R1
Rf 2n
n1
Di
2i
i0
❖ 该电路特点为，基准电流仅与基准电压VREF和电 阻R1有关，而与BJT、R、2R电阻无关。这样，电 路降低了对BJT参数及R、2R取值的要求，对于集
成化十分有利。
❖ 由于在这种权电流D/A转换器中采用了高速电子 开关，电路还具有较高的转换速度。采用这种权 电流型D/A转换电路生产的单片集成D/A转换器有 AD1408、DAC0806、DAC0808等。这些器件都采用 双极型工艺制作，工作速度较高。
三、D/A转换器的主要技术指标
1.转换精度 D/A转换器的转换精度通常用分辨率和转换误差来描述。 （1）分辨率——D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。 N位D/A转换器的分辨率可表示为 1
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10章 AD与DA转换器接口
2. DAC0832 的引脚定义 DI0~DI7: 数字量输入。 ILE: 输入锁存允许。
CS : 片选。
WR1 : 写信号1 WR 2 : 写信号2 XFER 2 : 传递控制
控制第一级缓
冲器的锁存
控制第二级缓
冲器的锁存
VREF：基准电压。
AGND：模拟信号地。
VCC：工作电源。 DGND：数字信号地。 IOUT1：
DI0-3:低4位数字量输入数据线 DI4-11:高8位数字量输入数据线 /CS=0,/WR1=0时，B1//B2＝0，打开低4位锁存器 /CS=0,/WR1=0时，B1//B2＝1，打开高8位锁存器 /XFER=0,/WR2=0时，打开12未DAC寄存器 Vref 参考电压输入 Iout1、Iout2模拟电流输出 AGNG、DGNA模拟数字信号地线 Rfb 反馈电阻输入
DAC1210与系统总线的连接
3. DAC1210 软件设计
若220H221H选择/CS，地址为222H223H选择/XFER， 则地址为220H时选择4位输入寄存器，为221H时选择8位 输入寄存器，为222H时选择12位DAC寄存器。待转换的 数据已经放在DATAH和DATAL两个存储单元中，则可用 下面的程序完成一次转换。 MOV DX，220H ；低4位寄存器地址 MOV AL，DATAL ；低4位数据 OUT DX，AL ；输出低4位 INC DX ；高8位寄存器地址 MOV AL，DATAH ；高8位数据 OUT DX，AL ；输出高8位数据 MOV DX，222H ；DAC寄存器 OUT DX，AL ；启动12位数据转换
D/A 转换器能够转换的二进制数的位数。
例如8位D/A，转换后电压满度为5V，
则其能分辨的最小电压=5v/2820mv
AD与DA转换器接口
24
1. ADC的主要参数
衡量一个ADC的性能的主要参数有： 1. 分辨率：指ADC能够转换成二 进制数的位数。 2. 转换时间：指从启动转换开始 到转换结束，得到稳定的数字输出量为 止的时间。 其它参数与DAC类似。
23
ADC按分辨率可分为：4位、6位、8位、10位、 12位、14度可分为： 超高速（转换时间≤330ns） 次高速（转换时间330ns～3.3us） 高速（转换时间＜20us） 中速（转换时间20us ～330us ） 低速（转换时间＞330us ） ADC按转换原理可分为 并行A/D、逐次逼近A/D、双积分A/D。
15
二、并行8位D/A转换芯片AD558及其接口
1、 AD558的内部结构框图
16
17
2、AD558与PC机的连接图
18
三、串行8位D/A转换器TLC5620
第一级缓冲 第二级缓冲
19
数据写入方式 (LDAC更新DAC输出)
数据写入方式 (LOAD更新DAC输出)
20
TLC5620 REFA REFB REFC DATA REFD CLK DACA LOAD DACB LDAC DACC DACD
13
MOV DX，300H MOV AL，0H L1：OUT DX，AL INC AL JNZ L1 MOV AL，0FFH L2：OUT DX，AL DEC AL JNZ L2 JMP L1
;8255A的A口 ;生成三角波
14
思考题： 1.编写完整的程序。 2.编写生成矩形波、三角波、梯形波、 正弦波以及锯齿波等程序
5
2、D/A转换器的连接特性 表示一个D/A 转换器连接特性的几个方面： 1. 数据缓冲能力。 2. 输入的数据宽度（分辨率）。 3. 输入码制。一般对单极性输出的DAC只能 接收二进制码或BCD码，而双极性输出的DAC只能 接收偏移二进制码或补码。 4. 输出模拟量的类型。有电流和电压两种类型 5. 输出模拟量的极性。有单极性和双极性两种
AD和DA转换器的分类及其主要技术指标
AD和DA转换器的分类及其主要技术指标AD和DA转换器（Analog-to-Digital and Digital-to-Analog converters）是电子设备中常用的模数转换器和数模转换器。
AD转换器将连续的模拟信号转换成对应的离散数字信号，而DA转换器则将离散的数字信号转换成相应的连续模拟信号。
本篇文章将介绍AD和DA转换器的分类以及它们的主要技术指标。
一、AD转换器分类AD转换器主要分为以下几个类型：1.逐次逼近型AD转换器（Successive Approximation ADC）逐次逼近型AD转换器是一种常见且常用的AD转换器。
它采用逐渐逼近的方法逐位进行转换。
其基本原理是将模拟输入信号与一个参考电压进行比较，不断调整比较电压的大小，确保比较结果与模拟输入信号的差别小于一个允许误差。
逐次逼近型AD转换器的转换速度相对较快，精度较高。
2.模数积分型AD转换器（Sigma-Delta ADC）模数积分型AD转换器是一种利用高速和低精度的ADC与一个可编程数字滤波器相结合的技术。
它通过对输入信号进行高速取样并进行每个采样周期的累积和平均，降低了后续操作所需的带宽。
模数积分型AD转换器具有较高的分辨率和较好的线性度，适用于高精度应用。
3.并行型AD转换器（Parallel ADC）并行型AD转换器是一种通过多个比较器并行操作的AD转换器。
它的转换速度较快，但其实现成本相对较高。
并行型AD转换器适用于高速数据采集和信号处理。
4.逐渐逼近型AD转换器（Ramp ADC）逐渐逼近型AD转换器是一种通过线性递增电压与输入信号进行比较的转换器。
它利用逐渐逼近的方法寻找与输入信号最接近的电压值，然后以此电压值对应的时间来估计输入信号的值。
逐渐逼近型AD转换器转换速度较慢，但精度较高。
5.其他类型AD转换器除了上述几种常见的AD转换器类型外，还有其他一些特殊的AD转换器类型，如比例调制型AD转换器、索耳转换器等。
第七章 AD 与 DA转换器
中北大学电子信息工程系
第七章 A/D 与 D/A转换器(A/D and D/A converter)
数 字 电 子 技 术
输入数字量位数越多，分辨率越高。所以，在实 际应用中，常用字量的位数表示D/A转换器的分辨率。 此外，也可用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电 压之比来表示分辨率，N位D/A转换器的分辨率可表示 为 1/（2n-1）。 例如，n=10的D/A转换器的分辨率为 1/1023=0.000987 若Um=5V，则ULSB=5* 0.000987 =5mV。 分辨率还可以直接用输入数字量的位数来表示。
依次类推，这种方法产生的最大量化误差为 /2。
中北大学电子信息工程系
第七章 A/D 与 D/A转换器(A/D and D/A converter)
数 字 电 子 技 术 A/D转换器
中北大学电子信息工程系
第七章 A/D 与 D/A转换器(A/D and D/A converter)
数 字 电 子 技 术
2.转换速度 （1）建立时间（tset ）——当输入的数字量发生 变化时，输出电压变化到相应稳定电压值所需时 间。最短可达0.1μS。 （2）转换速率（SR）——在大信号工作状态下 模拟电压的变化率。 3. 温度系数——在输入不变的情况下，输出模 拟电压随温度变化产生的变化量。一般用满刻 度输出条件下温度每升高1℃，输出电压变化的 百分数作为温度系数。
中北大学电子信息工程系
第七章 A/D 与 D/A转换器(A/D and D/A converter)
2.集成D/A转换器
数 字 电 子 技 术 以国产5G7520为例，n=10。采用倒T型电阻译码网 络和CMOS模拟电子开关。反馈电阻RF=10K已集成在片 内，求和运算放大器A，基准电源（-10V—+10V）及模 拟开关的电源（+5V—+15V）均需外接。
模电24(AD和DA转换器)全解
——输出模拟电压与输入数字量成正比。 VREF · Rf 比例系数K为 － n 2 ·R
10
例：集成D/A转换器 10位CMOS电流开关型D/A转换器 AD7533D/A转换器
D0 AD7520 D1 D2 D7 D8 D9 10K R RF IOUT1 IOUT2
– +
O
2R
2R
2R
2R
2R
N位模拟 开关
解码网络
求和电路
模 拟 量 输 出
N位数字量控制N位模拟开关的状态。 N位模拟开关状态控制解码网络是否把相应位的权 对应的模拟量→求和电路。
5
3、分类：
倒T型电阻网络型；
(1)按解码网络：
T型电阻网络型；
权电流型；
CMOS开关型
(2)按电子开关形式： • T型电阻网络
I +VREF
I 2
(2) 倒T形电阻网络中R和2R电阻比值的精度要高；
(3) 每个模拟开关的开关电压降要相等 为实现电流从高位到低位按2的整数倍递减，模拟开关 的导通电阻也相应地按2的整数倍递增。 为进一步提高D/A转换器的精度，可采用权电流型D/A转换器。
13
权电流型D/A 1. 分析：
Di =1, Si接通反相输入端 Di =0, Si接通同相输入端
各支路电流始终不变，即不需要电流建立时间。
(2)各支路电流直接流入运放的输入端，不存在传输时间差，
因而提高了转换速度，并减少了动态过程中输出电压的尖峰脉冲。
∴此种D/A转换器是目前速度最高，应用最多的一种。 问题: S开关导通压降若不完全相同，将影响转换精度。
12
关于D/A转换器精度的讨论
为提高D/A转换器的精度，对电路参数的要求： VREF Rf n 1 i O n ( Di 2 ) 2 R i0 (1) 基准电压稳定性好；
电路中的AD转换与DA转换
电路中的AD转换与DA转换在当今信息时代，电子设备已经渗透到我们生活的方方面面。
而这些电子设备的运作离不开AD转换（模数转换）和DA转换（数模转换）这两个关键环节。
本文将介绍AD转换和DA转换的原理、应用以及相关技术发展。
一、AD转换AD转换是模拟信号转换为数字信号的过程。
在电子设备中，传感器等设备输出的信号多为模拟信号，需要通过AD转换将其转换成数字信号，才能由电子器件进行处理和存储。
AD转换器通常由采样器、量化器和编码器组成。
采样器的作用是将模拟信号在一定的时间间隔内取样，量化器将取样的模拟信号分成有限个离散值进行量化，编码器将量化后的离散值转换成二进制数字信号。
通过这一过程，AD转换器能够将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。
AD转换器广泛应用于各个领域，如音频、视频、电力系统等。
在音频领域，AD转换器用于将声音等模拟信号转换为数字信号，实现录音、播放等功能。
在电力系统中，AD转换器用于电能计量、监测等方面。
二、DA转换DA转换是数字信号转换为模拟信号的过程。
数字信号由计算机或其他数字系统处理和存储，而大部分外围设备如音箱、显示器等则需要模拟信号进行驱动。
DA转换器通常由数字信号输入端和模拟输出端组成。
数字信号输入端接收来自计算机或其他数字系统的数字信号，将数字信号按照一定的波形进行放大、滤波等处理后，经过模拟输出端输出为模拟信号。
这样，数字系统生成的数字信号便可以控制外围设备的模拟输出。
DA转换器广泛应用于音频设备、显示设备等领域。
在音频设备中，DA转换器用于将计算机中存储的音频文件转换为模拟信号，通过音箱输出高质量的音乐。
在显示设备中，DA转换器则将计算机生成的数字图像信号转换为模拟信号，驱动显示器显示各种图像。
三、技术发展随着科技的不断进步，AD转换与DA转换技术也得到了快速的发展与创新。
目前，高速、高精度、低功耗、小型化是AD转换与DA转换技术的发展方向。
在AD转换技术方面，新型的Delta-Sigma调制技术、超大规模集成电路技术等被广泛应用，提高了AD转换器的精度和信噪比。
DA与AD转换器的基本原理
DA与AD一、D/A转换器的基本原理1、分辨率分辨率是指输入数字量的最低有效位（LSB）发生变化时，所对应的输出模拟量（电压或电流）的变化量。
它反映了输出模拟量的最小变化值。
分辨率与输入数字量的位数有确定的关系，可以表示成FS / 。
FS表示满量程输入值，n为二进制位数。
对于5V的满量程，采用８位的DAC时，分辨率为5V/256＝19.5mV；当采用12位的DAC时，分辨率则为5V/4096＝1.22mV。
显然，位数越多分辨率就越高。
2、线性度线性度（也称非线性误差）是实际转换特性曲线与理想直线特性之间的最大偏差。
常以相对于满量程的百分数表示。
如±１％是指实际输出值与理论值之差在满刻度的±１％以内。
3、绝对精度和相对精度绝对精度（简称精度）是指在整个刻度范围内，任一输入数码所对应的模拟量实际输出值与理论值之间的最大误差。
绝对精度是由DAC的增益误差（当输入数码为全1时，实际输出值与理想输出值之差）、零点误差（数码输入为全０时，DAC的非零输出值）、非线性误差和噪声等引起的。
绝对精度（即最大误差）应小于1个LSB。
相对精度与绝对精度表示同一含义，用最大误差相对于满刻度的百分比表示。
应当注意，精度和分辨率具有一定的联系，但概念不同。
DAC的位数多时，分辨率会提高，对应于影响精度的量化误差会减小。
但其它误差（如温度漂移、线性不良等）的影响仍会使DAC的精度变差。
DAC0832与80C51单片机的接口１、单缓冲工作方式此方式适用于只有一路模拟量输出，或有几路模拟量输出但并不要求同步的系统。
双极性模拟输出电压：双极性输出时的分辨率比单极性输出时降低1/2，这是由于对双极性输出而言，最高位作为符号位，只有7位数值位。
2、双缓冲工作方式多路D/A转换输出，如果要求同步进行，就应该采用双缓冲器同步方式。
3、直通工作方式当DAC0832芯片的片选信号、写信号、及传送控制信号的引脚全部接地，允许输入锁存信号ILE引脚接＋5V时，DAC0832芯片就处于直通工作方式，数字量一旦输入，就直接进入DAC寄存器，进行D/A转换。
ad转换器和da转换器
技术发展的挑战与机遇
挑战：提高转换精度和速度，降 低功耗和成本
挑战：解决高精度、高速度、低 功耗、低成本之间的矛盾
添加标题
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添加标题
添加标题
机遇：物联网、人工智能、5G等 新兴技术的发展，为D/D转换器 带来新的应用场景和市场需求
机遇：新型材料、工艺和技术的 发展，为D/D转换器带来新的技 术突破和性能提升
技术发展的历程
1950年代：D转换器开 始出现，主要用于军事
和航天领域
1960年代：D转换器逐 渐普及，开始应用于工
业和医疗领域
1970年代：D转换器技 术快速发展，出现了多
种类型的D转换器
1980年代：D转换器技 术逐渐成熟，开始应用
于消费电子领域
1990年代：D转换器技 术进一步发展，出现了 高精度、高速度的D转
按照输出信号类型分类：单 端输出、差分输出等
按照应用领域分类：工业控 制、医疗电子、通信设备等
D转换器的工作原理
采样：将模拟信号转换为时间离散的信号 量化：将时间离散的信号转换为幅度离散的信号 编码：将幅度离散的信号转换为数字信号 滤波：消除量化噪声，提高转换精度
D转换器的应用场景
信号处理：将模拟信号转换为数字信号，便于处理和分析 通信系统：在通信系统中，将模拟信号转换为数字信号，便于传输和处理 传感器应用：将传感器采集的模拟信号转换为数字信号，便于处理和分析 音频处理：将模拟音频信号转换为数字信号，便于处理和分析
更快速度： D/D转换器的 速度不断提高， 以满足高速数 据传输和信号 处理的需求。
更低功耗： D/D转换器的 功耗不断降低， 以满足便携式 设备和物联网 设备的需求。
更小尺寸： D/D转换器的 尺寸不断缩小， 以满足便携式 设备和物联网 设备的需求。
AD和DA的工作原理
AD和DA的工作原理AD和DA是模数转换和数模转换的简称，分别代表模数转换器（Analog-to-Digital Converter）和数模转换器（Digital-to-Analog Converter）。
AD用于将模拟信号转换为数字信号，而DA则是将数字信号转换为模拟信号，两者是相对的过程。
AD的工作原理：AD转换器的作用是将输入的模拟信号，通过一定的采样和量化方法，转换为数字形式的信号，以便于数字设备进行处理和存储。
AD转换器通常分为两个主要阶段：采样和量化。
1.采样：AD转换器首先对输入信号进行采样，即按照一定的时间间隔对连续模拟信号进行抽样。
采样的频率也被称为采样率，通常用赫兹（Hz）表示。
采样率决定了输入信号中能够被留存下来的频率范围。
2.量化：采样后的模拟信号将被输入到量化器中。
量化是将连续的模拟信号转换成离散的数字信号的过程。
在这个过程中，AD转换器将把输入的模拟信号分成一定数量的等级，并为每个等级分配一个数字代码。
采样和量化的过程可以通过二进制表示来完成，其中最常见的是通过ADC（模数转换器）将模拟信号转换为二进制数。
DA的工作原理：DA转换器的作用是将数字信号转换为模拟信号，以便于与模拟设备进行连接和交互。
DA转换器通常包含两个主要部分：数字信号处理和模拟输出。
1.数字信号处理：DA转换器首先接收到一串数字信号，这些信号由计算机或数字设备产生。
这些信号是基于离散的数字表示，通常使用二进制数表示。
DA转换器将会对这些数字信号进行处理，比如滤波、重采样等，以确保生成的模拟信号质量和稳定性。
2.模拟输出：处理后的数字信号被输入到DAC（数模转换器），将数字信号转换为模拟信号。
DAC将根据数字信号的数值，通过一定的电流或电压生成模拟信号。
这些模拟信号将与各种模拟设备进行连接，例如音频设备、电机控制等。
需要注意的是，AD和DA转换的精度和速度是非常重要的参数。
转换器的精度是指转换器所能提供的输出与输入之间的误差。
试验六AD转换实验和DA转换实验
试验六AD转换实验和DA转换实验在电子技术的领域中，AD 转换实验和 DA 转换实验是非常重要的基础性实验。
它们在信号处理、自动控制、通信等众多领域都有着广泛的应用。
接下来，让我们一起深入了解这两个有趣且实用的实验。
AD 转换，全称为模拟数字转换（AnalogtoDigital Conversion），其作用是将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。
想象一下，我们生活中的声音、光线、温度等各种物理量都是模拟信号，它们的数值是连续变化的。
但计算机和数字电路只能处理数字信号，所以就需要 AD 转换器来完成这个转换过程。
在进行 AD 转换实验时，我们通常会使用专门的 AD 转换芯片。
比如说常见的 ADC0809 芯片，它具有 8 个模拟输入通道，可以将 0 5V 的模拟电压转换为 8 位的数字量。
实验开始前，我们要先搭建好电路。
将 ADC0809 芯片与单片机或者其他控制器连接起来，同时连接好模拟信号源，比如电位器，用来产生变化的模拟电压。
然后，通过编写控制程序，向 ADC0809 发送启动转换的信号。
转换完成后，读取转换得到的数字量。
这时候，我们就可以通过观察数字量的变化，来了解模拟信号的特性。
在实验中，我们还需要关注一些重要的参数，比如转换精度和转换速度。
转换精度决定了数字量与模拟量之间的逼近程度，精度越高，数字量就越能准确地反映模拟量的真实值。
而转换速度则影响着系统对快速变化的模拟信号的处理能力。
DA 转换，全称为数字模拟转换（DigitaltoAnalog Conversion），与AD 转换相反，它是将数字信号转换为模拟信号。
DA 转换在很多场景中都发挥着重要作用，比如音频播放、电机控制等。
以常见的 DAC0832 芯片为例，它可以将 8 位的数字量转换为模拟电压输出。
在实验中，同样要先搭建好电路，将 DAC0832 与控制器连接，并接上适当的负载，比如电阻和电容，以形成平滑的模拟输出。
编写控制程序，向 DAC0832 发送数字量，然后观察输出的模拟电压的变化。
第八章AD和DA转换器
VREF (dn-1 2 n-1 d n-2 2 n-22nd 121 d °20)U 0V REF(d n 1d n 22nd 1 21 d 0 20)10数模和模数转换器在数字系统的应用中，通常要将一些被测量的物理量通过传感器送到数字系统进行加工 处理；经过处理获得的输出数据又要送回物理系统， 对系统物理量进行调节和控制。
传感器 输出的模拟电信号首先要转换成数字信号，数字系统才能对模拟信号进行处理。
这种模拟量到数字量的转换称为模-数(A/D)转换。
处理后获得的数字量有时又需转换成模拟量，这种转 换称为数-模(D/A)变换。
A/D 转换器简称为 ADC 和D/A 转换器简称为 DAC 是数字系统和 模拟系统的接口电路。
一、D/A 转换器D/A 转换器一般由变换网络和模拟电子开关组成。
输入 n 位数字量D (=D n-i …D i D o )分别控制这些电子开关， 通过变换网络产生与数字量各位权对应的模拟量，通过加法电路输出与数字量成比例的模拟量。
1、倒T 型电阻网络D/A 转换器倒T 型电阻解码D/A 转换器是目前使用最为广泛的一种形式，其电路结构如图10.1.1 所示。
当输入数字信号的任何一位是“ 1”时，对应开关便将 2R 电阻接到运放反相输入端， 而当其为“ 0”时，则将电阻2R 接地。
由图7.2可知，按照虚短、虚断的近似计算方法，求 和放大器反相输入端的电位为虚地，所以无论开关合到那一边，都相当于接到了“地”电位 上。
在图示开关状态下，从最左侧将电阻折算到最右侧，先是 2R//2R 并联，电阻值为 R , 再和R 串联，又是2R , 一直折算到最右侧，电阻仍为 R ,则可写出电流I 的表达式为IV REFR只要V REF 选定，电流I 为常数。
流过每个支路的电流从右向左，分别为「、~2、「3、…。
21 22 23当输入的数字信号为“ 1”时，电流流向运放的反相输入端，当输入的数字信号为“ 0”时， 电流流向地，可写出I 的表达式12d n 1：d n 2在求和放大器的反馈电阻等于R 的条件下，输出模拟电压为U o RI 讯知1知2d12nd0)2、权电流型D/A转换器倒T型电阻变换网络虽然只有两个电阻值，有利于提高转换精度，但电子开关並非理想器件，模拟开关的压降以及各开关参数的不一致都会引起转换误差。
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
AD_DA转换基本原理
AD_DA转换基本原理AD-DA转换是模拟信号与数字信号之间的转换过程，AD是模拟信号转换为数字信号的过程，DA是数字信号转换为模拟信号的过程。
模拟信号是连续变化的电信号，而数字信号是离散的电信号。
AD-DA转换器在很多领域中被广泛应用，如通信、音频处理、图像处理等。
AD转换的基本原理是使用采样和量化的方法将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。
采样是指将连续的信号在时间上进行离散化，将信号在一定的时间间隔内进行采集。
量化是指对采样后的信号进行离散化处理，将连续的信号值映射到一组离散值。
采样和量化的间隔称为采样周期和量化间隔，采样周期越小，量化间隔越小，转换精度越高。
在AD转换过程中，首先需要选择一个足够高的采样率，以保证对原始信号的采样能够准确还原。
然后将连续的模拟信号用采样周期将其分为离散的信号样本，每一个样本对应一个离散时间点。
接下来，在每一个采样时间点，通过量化器将信号的幅度映射为一个离散的数字值。
量化的精度决定了数字信号的分辨率和动态范围，一般以位表示，如8位、16位等。
DA转换的基本原理是将离散的数字信号转换为连续变化的模拟信号。
在DA转换过程中，首先需要进行数字信号的解码，将离散的数字值转换为连续的数值。
然后使用保持电路（sample-and-hold）将这些连续的数值保持为恒定的电压信号。
接着，使用模拟滤波器对保持的数值进行平滑处理，去除高频分量和其他干扰。
最后，通过放大器将平滑后的信号放大到合适的幅度，得到模拟输出信号。
在DA转换过程中的重要环节是数字信号的解码和模拟滤波器的设计。
解码过程需要将离散的数字值映射为一组连续的数值，这通常通过查表或者插值的方式实现。
模拟滤波器的设计目的是对离散的数字信号进行平滑处理，去除不需要的高频分量和噪声。
滤波器的选择取决于系统的需求，可以是低通滤波器、带通滤波器等。
AD-DA转换器的性能主要由转换精度、抖动、信噪比和带宽等参数决定。
转换精度越高，代表着数字信号与模拟信号的差距越小。
AD和DA转换器的基本原理
AD和DA转换器的基本原理在现代电子设备中，AD（模数）和DA（数模）转换器是至关重要的部件。
它们在各种应用中起着核心的作用，例如音频处理、传感器信号转换、通信系统等。
本文将介绍AD和DA转换器的基本原理，以及它们在实际应用中的关键性。
AD转换器（Analog-to-Digital Converter）是实现模拟信号到数字信号转换的器件。
它能将连续的模拟信号转换成离散的数字信号。
AD转换器通常由样本保持电路、量化电路和编码电路组成。
首先，样本保持电路将连续的模拟信号抽样并保持在一定的时间段内。
然后，量化电路将抽样到的模拟信号离散化，并将其表示为数字化的数值。
最后，编码电路将离散化的数值转换为二进制码，以便计算机或其他数字系统能够处理。
AD转换器的原理基于对信号的近似，即通过将信号离散化，以获得与实际信号相近的数字表示。
这一过程主要涉及到两个关键概念：采样率和分辨率。
采样率指的是在一定时间内对模拟信号进行采样的频率，通常以赫兹为单位表示。
采样率越高，对模拟信号的抽样越频繁，数字信号的重构越精确。
分辨率则表示AD转换器可以表示的最小电平差异。
分辨率越高，AD转换器能够更准确地表示模拟信号的细节和变化。
在实际应用中，AD转换器广泛应用于数据采集、音频信号处理和传感器信号转换等领域。
以音频处理为例，AD转换器能够将模拟的声音信号转换为数字形式，以便被数字信号处理器（DSP）进行各种音频效果的实时计算和调整。
此外，AD转换器还被用于传感器信号的转换，如温度传感器、压力传感器等。
通过与微处理器的配合，AD转换器能够将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，用于实时监测和控制。
相对于AD转换器，DA转换器（Digital-to-Analog Converter）的功能则相反。
它将数字信号转换成模拟信号，以便于在实际电路中进行处理或输出。
DA转换器通常由数字编码电路和模拟滤波电路组成。
数字编码电路接收计算机或其他数字系统输出的二进制码，并将其转换成相应的电压或电流值。
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RS232/RS485信号转模拟信号 隔离D/A转换器产品特点： 典型应用：●标准模拟信号输出●低成本、小体积模块化设计●智能楼宇控制、安防工程等应用系统● RS-485/232接口，隔离转换成标准模拟信号输出● RS-232/485总线工业自动化控制系统●模拟信号输出精度优于 0.2%●工业现场控制信号隔离及长线传输●可以程控校准模块输出精度●设备运行调试与控制●信号输出 / 通讯接口之间隔离耐压3000VDC●传感器信号的远程传输及信号还原●宽电源供电范围：8 ~ 50VDC●工业现场执行器数据给定●可靠性高，编程方便，易于安装和布线●医疗、工控产品开发●用户可编程设置模块地址、波特率等● 4-20mA信号输出●可设置成主机来读取ISO 4021产品数据实现远程采集●支持Modbus RTU 通讯协议产品概述：ISODA系列产品实现主机RS-485/232接口信号隔离转换成标准模拟信号，用以控制远程设备。
ISODA系列产品可应用在RS-232/RS-485总线工业自动化控制系统，4-20mA，0-5V，0-10V等标准信号输出，用来控制工业现场的执行设备，控制设备以及显示仪表等等。
产品包括电源隔离，信号隔离、线性化，D/A转换和RS-485串行通信。
每个串口最多可接256只 ISODA系列模块，通讯方式采用ASCII码通讯协议或MODBUS RTU通讯协议，其指令集兼容于ADAM模块，波特率可由代码设置，能与其他厂家的控制模块挂在同一RS-485总线上，便于计算机编程。
ISODA系列产品是基于单片机的智能监测和控制系统，所有的用户设定的校准值，地址，波特率，数据格式，校验和状态等配置信息都储存在非易失性存储器EEPROM里。
ISODA系列产品按工业标准设计、制造，信号输出 / 通讯接口之间隔离，可承受3000VDC隔离电压，抗干扰能力强，可靠性高。
工作温度范围- 45℃～+80℃。
图1 ISODA 产品原理框图ISODA功能简介：ISODA 信号隔离D/A转换模块，可以用来输出一路电压或电流信号，也可以用来输出两路可以共地的电流或电压信号。
1、模拟信号输出12位输出精度，产品出厂前所有信号输出范围已全部校准。
在使用时，用户也可以很方便的自行编程校准。
具体电流或电压输出量程请看产品选型，输出两路信号时两路输出选型必须相同。
2、通讯协议通讯接口：1路标准的RS-485通讯接口或1路标准的RS-232通讯接口，订货选型时注明。
通讯协议：支持两种协议，命令集定义的字符协议和MODBUS RTU通讯协议。
可通过编程设定使用那种通讯协议，能实现与多种品牌的PLC、RTU或计算机监控系统进行网络通讯。
数据格式：10位。
1位起始位，8位数据位，1位停止位。
通讯地址（0～255）和波特率（300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400bps）均可设定；通讯网络最长距离可达1200米，通过双绞屏蔽电缆连接。
通讯接口高抗干扰设计，±15KV ESD保护，通信响应时间小于100mS。
3、抗干扰可根据需要设置校验和。
模块内部有瞬态抑制二极管，可以有效抑制各种浪涌脉冲，保护模块，内部的数字滤波，也可以很好的抑制来自电网的工频干扰。
产品选型：ISODA O□ - □输出电压或电流信号值 通讯接口O1：4-20mA 485：输出为RS-485接口O2：0-20mA 232：输出为RS-232接口O4：0-5V232/485：输出为一路RS-232或RS-485接口(按键选择) O5：0-10VO6：1-5VO7：0-±5VO8：用户自定义O9：0-±20mAO10：0-±10V备注：当通讯接口选型为232/485时，默认为RS-485输出，用户可以通过产品内部的按键开关选择是RS-485输出，还是RS-232输出。
打开产品底盖，取出线路板，在内部线路板上可看到两个按钮开关，其中都没有按下时是RS-485输出，两个开关都按下则是RS-232输出。
选型举例1：型号：ISODA O1-485 表示4-20mA信号输出，输出为RS-485接口选型举例2：型号：ISODA O4-232 表示0-5V信号输出，输出为RS-232接口选型举例3：型号：ISODA O7-232/485 表示0-±5V信号输出，输出为RS-232或RS-485接口(按键选择)ISODA通用参数：(typical @ +25℃，Vs为24VDC)输出类型：电流输出 / 电压输出精度： 0.2%输出失调：电流输出 ±0.5 uA/℃，电压输出 ±0.1 mV/℃温度漂移：±20 ppm/℃ (±30 ppm/℃, 最大)输出带载能力：电流输出350Ω (4-20mA/0-20mA/0-±20mA电流输出)电压输出 10mA(0-5V/0-10V/0-±5V电压输出)通讯：协议 RS-485 或 RS-232 标准字符协议和 MODBUS RTU通讯协议波特率（300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400bps）可软件选择地址（0～255）可软件选择通讯响应时间：100 ms 最大工作电源：+8 ~ 50 VDC宽供电范围，内部有防反接和过压保护电路功率消耗：小于1.5W工作温度：- 45 ~ +80℃工作湿度： 10 ~ 90% (无凝露)存储温度：- 45 ~ +80℃存储湿度： 10 ~ 95% (无凝露)隔离耐压：通讯接口 / 输出之间： 3KVDC，1分钟，漏电流 1mA其中通讯接口和电源共地。
耐冲击电压： 3KV AC， 1.2/50us(峰值)外形尺寸： 83 mm x 37 mm x 51mm引脚定义：引脚 名 称 描 述输出通道0正端 1 OUT0+输出通道0负端 2 GND1 输出通道1正端 3 OUT1+ 输出通道1负端 4 GND1 电源正端 5 PW+ 6 GND 电源负端 电源负端7 GND表1 引脚定义 图2 ISODA 模块图片应用接线图：图3 ISODA 模块接线图初始化ISODA 模块：所有的ISODA 模块，如果使用 RS-485网络，必须分配一个独一无二的地址代码，地址代码取值为16进制数在00和FF 之间。
但是，所有全新的ISODA 模块都使用一个工厂的初始设置，如下所示：地址代码为01 波特率9600 bps 禁止校验和8 CONFIG初始状态设置 RS-485信号负端 9 DATA- 10 DATA+ RS-485信号正端 电源负端11 GND 设置为主机 12 HOS T由于新模块的地址代码都是一样的，他们的地址将会和其他模块矛盾，所以当你组建系统时，你必须重新配置每一个模拟量输出模块地址。
可以在接好ISODA模块电源线和RS485通讯线后，通过配置命令来修改ISODA模块的地址。
波特率，校验和状态，通讯协议也需要根据用户的要求而调整。
而在修改波特率，校验和状态，通讯协议之前，必须让模块先进入缺省状态，否则无法修改。
让模块进入缺省状态的方法：ISODA模块都有一个特殊的标为CONFIG的管脚。
将CONFIG管脚短路接到地线(GND管脚)后，再接通电源，此时模块进入缺省状态。
在这个状态时，模块的配置如下：地址代码为00波特率9600 bps禁止校验和这时，可以通过配置命令来修改ISODA模块的波特率，校验和状态等参数，通过设置模块的通讯协议命令来选择通讯协议。
在不确定某个模块的具体配置时，也可以通过安装配置跳线，使模块进入缺省状态，再对模块进行重新配置。
如果用户需要将模块设置为MODBUS RTU通讯协议，请看MODBUS通讯协议章节的有关说明。
ISODA命令集：命令由一系列字符组成，如首码、地址ID，变量、可选校验和字节和一个用以显示命令结束符(cr)。
主机除了带通配符地址“**”的同步的命令之外，一次只指挥一个ISODA模块。
命令格式：(Leading Code)(Addr)(Command)[data][checksum](cr)(Leading code)首码是命令中的第一个字母。
所有命令都需要一个命令首码，如%,$,#,@,...等。
1- 字符(Addr)模块的地址代码, 如果下面没有指定，取值范围从 00～FF (十六进制)。
2- 字符(Command)显示的是命令代码或变量值。
变量长度[data]一些输出命令需要的数据。
变量长度[checksum]括号中的Checksum（校验和）显示的是可选参数，只有在启用校验和时，才需要此选项。
2- 字符(cr) 识别用的一个控制代码符，(cr)作为回车结束符，它的值为0x0D。
1- 字符当启用校验和(checksum)时，就需要[Checksum]。
它占2-字符。
命令和应答都必须附加校验和特性。
校验和用来检查所有输入命令，来帮助你发现主机到模块命令错误和模块到主机响应的错误。
校验和字符放置在命令或响应字符之后，回车符之前。
计算方法：两个字符，十六进制数，为之前所发所有字符的ASCII码数值之和，然后与十六进制数0xFF相与所得。
应用举例：禁止校验和(checksum)用户命令$002(cr)模块应答!00020600 (cr)启用校验和(checksum)用户命令$002B6 (cr)模块应答!00020600 A9 (cr)‘$’ =0x24 ‘0’ =0x30 ‘2’ =0x32B6=(0x24+0x30+0x30+0x32) AND 0xFF‘!’ =0x21 ‘0’ =0x30 ‘2’ =0x32 ‘6’ =0x36A9=(0x21+0x30+0x30+0x30+0x32+0x30+0x36+0x30+0x30) AND 0xFF常用命令：1、设定通道N的模拟量输出值命令2、设定通道N的上电或复位后的模拟量输出值命令3、配置模拟量输出模块命令4、读配置状态5、偏移校准6、满刻度校准7、读模块名称8、通道N的模拟量输出值回读命令9、设置通讯协议命令命令的应答：应答信息取决于各种各样的命令。
应答也由几个字符组成，包括首代码，变量和结束标识符。
应答信号的首代码有两种，‘!’或‘>’表示有效的命令而‘?’ 则代表无效。
通过检查应答信息，可以监测命令是否有效注意：1、在一些情况下，许多命令用相同的命令语法。
要确保你用的地址在一个命令中是正确的，假如你用错误的地址，而这个地址代表着另一个模块，那么命令会在另一个模块生效，因此产生错误。
2、必须用大写字母输入命令。
1、设定通道N的模拟量输出值命令说明：以当前配置的数据格式，设定模拟量输出模块通道N模拟输出值。