专用集成电路设计(AD和DA转换器).
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
《AD及DA转换》课件
《AD及DA转换》PPT课件
本PPT课件将深入介绍AD及DA转换的原理、分类、工作模式，以及采样率、 量化精度等关键概念。我们还会探讨信号处理技术、硬件实现和电路设计等 重要话题。
什么是AD和DA转换
AD（模数）转换将模拟信号转换为数字信号，DA（数模）转换将数字信号转换为模拟信号。这两种转换器 在许多电子系统中起着关键作用。
AD转换器可根据工作原理和特性进行分类，如逐次逼近型、积分型、双斜率 型和ΔΣ型等。每种类型都有其适用的应用场景和性能特点。
DA转换器的分类
DA转换器可以按照数字信号转换为模拟信号的方法进行分类，如加权电阻型、 串行型、并行型和PDM型等。不同类型的转换器适用于不同的应用需求。
AD转换器的工作模式
AD转换的原理和作用
AD转换器使用采样和量化技术将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。它 在信号处理、通信系统和传感器中都有广泛应用。
DA转换的原理和作用
DA转换器将数字信号转换为模拟信号，使其能够在模拟电路中进行进一步处 理和传输。它在音频、视频和通信等领域中扮演着核心角色。
AD转换器的分类
AD与DA转换电路仿真
实验11 A/D与D/A转换电路实验：11 实验名称：A/D与D/A转换电路一、实验目的：了解由A/D和D/A转换器构成应用电路的设计方法。
二、实验仪器设备：Multisim10.0仿真电路软件三、实验实例：1.4位R—2R倒T形D/A转换器在实验工作区搭建实验电路，对应三组4位二进制数，1111，1110，1101，分别设置模拟开关J的状态，进行仿真实验，把所测数据记录到表格中。
输入信号工作状态U V输出电压()OD3 D2 D1 D0 I3 I2 I1 I0 I1 1 1 1 2.500 1.250 0.625 0.312 4.687 4.6851 1 1 0 2.500 1.250 0.625 0.313 4.374 4.3731 1 0 1 2.500 1.250 0.625 0.312 4.062 4.30602.集成数模转换器V=12V，不断改变输入的在实验电路工作区搭建实验电路，取出电流输出型IDAC。
取REF二进制数字量，打开仿真开关，进行仿真实验，观察并记录数据。
实验数据输入00000011 00001011 10000000 01001001 11111111输出0.187 0.562 5.999 3.468 11.9993.三位并联比较型A/D转换器V分压，得到不同的七个比较电平，将输入的模拟电压同时该电路用电阻链把参考电压REF加到每个比较器的另一个输入端上，与这七个比较基准进行比较，最后把比较结果通过优先编码器输出来。
通过改变V2电压，把所对应的数据记录到表格中。
实验数据输入模拟信号电压比较器输出编码器数字量输出十进制数显示Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 A2 A1 A0()0~115REFV0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 ()115~315REFV0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 ()315~515REFV0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 2 ()515~715REFV0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 3 ()715~915REFV0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 4 ()915~1115REFV0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 5 ()1115~1315REFV0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 6 ()1315~1REFV 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 74.集成模数转换器A/D转换器仿真电路如下图所示，在VIN上输入一个峰值为5V的正弦波信号，改变输入的模拟量，在仿真电路中可以观察到输出数字信号的变化。
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。
试验六AD转换实验和DA转换实验
试验六、A/D转换实验和D/A转换实验一、实验目的1. 学习理解模/数信号转换的基本原理。
2. 掌握模/数转换芯片 ADC0809 的使用方法。
二、实验设备PC 机一台，TD-PITE 实验装置或 TD-PITC 实验装置一套，万用表一个。
三、实验内容编写实验程序，将ADC单元中提供的0V～5V信号源作为ADC0809的模拟输入量，进行A/D转换，转换结果通过变量进行显示。
四、实验原理ADC0809 包括一个 8 位的逐次逼近型的 ADC 部分，并提供一个 8 通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑。
用它可直接输入 8 个单端的模拟信号，分时进行 A/D 转换，在多点巡回检测、过程控制等应用领域中使用非常广泛。
ADC0809 的主要技术指标为：分辨率：8 位单电源：＋5V总的不可调误差：±1LSB转换时间：取决于时钟频率模拟输入范围：单极性 0～5V时钟频率范围：10KHz～1280KHzADC0809 的外部管脚如图所示，地址信号与选中通道的关系如表所示。
模／数转换单元电路图如图4．48所示：五、实验步骤1．按图4．49连接实验线路。
2．编写实验程序，经编译、链接无误后装入系统。
．3．将变量VALUE添加到变量监视窗口中。
4．在JMP START语句行设置断点，使用万用表测量ADJ端的电压值，计算对应的采样值，然后运行程序。
5．程序运行到断点处停止运行，查看变量窗口中VALUE的值，与计算的理论值进行比较，看是否一致(可能稍有误差，相差不大)。
6．调节电位器，改变输入电压，比较VALUE与计算值，反复验证程序功能。
实验程序清单（）SSTACK SEGMENT STACKDW 64 DUP(?)SSTACK ENDSPUBLIC VALUE ;设置全局变量以便变量监视DATA SEGMENTVALUE DB ? ;AD转换结果DATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS:CODE,CD:DATASTART: MOV AX, DATAMOV DS, AXMOV DX, 640H ;启动AD采样OUT DX, ALCALL DALLYIN AL, DX ;读AD采样结果MOV VALUE,AL ;将结果送变量JMP START ;在此处设置断点，观察变量窗口中的value值DELAY: PUSH CXPUSH AXMOV CX, 100HA5: MOV AX, 0800HA6: DEC AXJNZ A6LOOP A5POP AXPOP CXRETCODE ENDSEND START六、实验结果和截图在JMP处设置断点，以便观察变量窗口中的value值：D/A 转换实验一、实验目的1.学习数/模转换的基本原理。
AD转换、DA转换是什么意思？ADC、DAC又是什么意思？
AD转换、DA转换是什么意思？ADC、DAC又是什么意思？展开全文A/D转换、D/A转换是什么意思？ADC、DAC又是什么意思？A/D转换=模拟/数字转换，意思是模拟讯号转换为数字讯号；D/A转换=数字/模拟转换，意思是数字讯号转换为模拟讯号；ADC=模拟/数字转换器，DAC=数字/模拟转换器。
什么是超取样？超取样有何作用？超取样是CD机中采用的一种技术，用于提高放音质量。
CD片上的数据讯号被读出后，通过DSP电路的插值处理，将44.1kHz的标准取样率提升一倍到数倍，这就是超取样。
为什么要超取样呢？这涉及到D/A转换之后的噪声滤除问题。
数码讯号经过D/A转换之后，会在音频频带以外的高端产生一个镜象频带，这是一种噪声，必须用低通滤波器滤除，否则经过非线性器件后会折回到音频频带内，对放音效果产生很大的破坏。
该镜像噪声频带的位置和取样频率有关，频率越高，镜像频带就离音频频带越远。
对于标准取样频率来说，必须用衰减十分陡峭的滤波器才能滤掉靠近音频频带的镜像噪声。
但衰减陡峭的滤波器很难设计，相位失真很大，难免会影响到音频频带的高端部分，使音质下降，这就是早期的CD机数码味比较重的重要原因。
如果采用超取样，就可以把镜像噪声推到远离音频频带的位置，这时只需要衰减平缓的低通滤波器就行了，设计难度大大降低，相位特性得以改善，使放音质量获得显著的改善。
数模转换器目录简介解析转换原理D/A转换器分类数模转换器的位数DAC简介数模转换器，又称D/A转换器，简称DAC，它是把数字量转变成模拟的器件。
D/A转换器基本上由4个部分组成，即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。
模数转换器中一般都要用到数模转换器，模数转换器即A/D转换器，简称ADC，它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的器件。
解析一种将二进制数字量形式的离散信号转换成以标准量（或参考量）为基准的模拟量的转换器，简称 DAC或D/A 转换器。
最常见的数模转换器是将并行二进制的数字量转换为直流电压或直流电流，它常用作过程控制计算机系统的输出通道，与执行器相连，实现对生产过程的自动控制。
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。
试验五AD、DA转换实验
试验五. A/D、D/A转换实验一、实验目的1. 学习理解模/数信号转换和数/模转换的基本原理。
2. 掌握模/数转换芯片ADC0804和数/模转换芯片DAC0832的使用方法。
二、实验设备TD-PITE实验装置（带面包板）一套，实验用转换芯片两片，±12V稳压电源一台、运放两片、温度传感器、电位器（5.1KΩ）一个、电阻若干，面包板用导线若干，排线若干，万用表一个。
三、实验内容（1）设计A/D转换电路，采集可调电阻的输出电压。
连+5V电源，调节后的输出电压作为ADC0804的模拟输入量，然后进行A/D转换，转换结果由发光二极管上显示。
请填写实验数据表格：（2）将LM35 精密摄氏度温度传感器连+5V电源，输出电压直接作为ADC0804 的模拟输入量，然后进行A/D转换，转换结果经过计算得到摄氏度值放在内存变量上。
（多数温度传感器是针对绝对温度的，且线形较差。
LM35的输出电压与摄氏温度值成正比例关系，每10 mV 为 1 摄氏度。
）（3）设计D/A 转换，要求产生锯齿波、三角波、脉冲波，并用示波器观察电压波形。
四、实验原理1. 模数转换器ADC0804 简介ADC0804是用CMOS集成工艺制成的逐次比较型模数转换芯片。
分辨率为8位，转换时间为100μs，输入参考电压范围为0~5V。
芯片内有输出数据锁存器，与计算机连接时，转换电路的输出可以直接连接在CPU数据总线上。
图5.1 ADC0804引脚图启动信号：当CS#有效时，WR#可作为A/D转换的启动信号。
WR#高电平变为低电平时,转换器被清除；当WR#回到高时,转换正式启动。
转换结束：INTR#跳转为低电平表示本次转换已经完成，可作为微处理器的中断或查询信号。
RD#用来读A/D转换的结果。
有效时输出数据锁存器三态门DB0~DB7各端上出现8位并行二进制数码。
转换时钟：见下图，震荡频率为f CLK ≈ 1 / 1.1RC。
其典型应用参数为：R = 10KΩ，C = 150pF，f CLK≈ 640KHz，8位逐次比较需8×8 = 64个时钟周期，转换速度为100μｓ。
AD DA转换器的设计及MATLAB仿真实现
Wuhan Polytechnic University Industrial & Commercial College 本科毕业论文（设计）论文题目：AD/DA转换器的设计及MATLAB仿真实现姓名：学号：班级：0701班年级：2007级专业：电子信息工程系部：信息工程系指导教师：王珊珊讲师完成时间：2011年5月10日作者声明本毕业论文（设计）是在导师的指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。
对本论文（设计）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
因本毕业论文（设计）引起的法律结果完全由本人承担。
毕业论文（设计）成果归武汉工业学院工商学院所有。
特此声明作者专业：电子信息工程作者学号：0730********作者签名：年月日AD/DA转换器的设计及MATLAB仿真实现金伶俐Analog-to-digital and digital-to-analog converters design and MATLAB simulationJin, Ling li2011年5月10日摘要随着科学技术，特别是数字电子技术的迅速发展，使电子计算机从纯计算机工具发展成为复杂的自动控制系统的可信组成部分，依靠它对复杂的科学实验、生产过程实行自动监视、检测及闭环控制。
这样，就完全需要数学系统来处理模拟信号，这种信号处理包括两方面的内容，一方面要将模拟信号转换相应的数字信号，才能送入数字系统（例如电子计算机）进行算术的或逻辑的运算，另一方面还经常需要将数字系统处理后得到的数字信号在转换成相应的模拟信号，作为最后的输出，去控制或驱动执行机构执行。
自然界中存在的物理量，就起表现形式来看，可以分为模拟量和数字量两种。
模拟量的表现形式是连续的，数字量的表现形式则是不连续的(离散的)。
这里所说的连续有两个含义：随时间是连续变化的，其数字也是连续可变的。
自然界中绝大多数物理量都是连续变化的模拟量。
DA、AD转换器实验及仿真
二、实验原理
图3 ADC 0809管脚分布图
四、实验内容 1．按图2连接电路；D0 ～ D7接数字实验箱上 的电平开关的输出端。输出端V0接数字电压 表。
（1）合D0 ～D7均为零。对LM741调零，调节调零 电位器，使V0=0V。(可省去) （2）在D0 ～ D7输入端依次输入数字信号，用数 字电压表测量输出电压V0，并列表记录。
二、实验原理
2.Ｄ／Ａ转换器ＤＡＣ０８３２ DAC0832是一个8位的D/A转换器，共内部框图如图 所示，由8位输入寄存器，8位DAC寄存器，8位D/A 转换器及逻辑控制单元等功能电路构成。 DO－D7：数字信号输入端 ILE：输入寄存器允许，高电平有效 CS：片选信号，低电平有效 WR1：写信号1，低电平有效 ＸＦＥＲ ：传送控制信号，低电平有效 WR２：写信号2，低电平有效
0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 1
D/A转换 输出模拟 量u0(v)
二、实验原理
ＩOUT1，ＩOUT2：DAC电流输出端； RFB：反馈电阻，是集成在片内的外接运放的 反馈电阻； ＵREF基准电压（－10～+10）V； Vcc：电源电压（+5～+15）V； AGND是模拟地，DGND是数字地，两者可接在 一起使用； DAC0832输出的是电流，要转换成电压，还必须 外接运算放大器。D/A转换实验电路如图2所示。
Ｄ／Ａ、Ａ／Ｄ转换器实验
一、实验目的DAC0832和ADC0809的功能及其典型应用。
AD_DA原理及主要技术指标
AD_DA原理及主要技术指标AD-DA（模拟-数字/数字-模拟）转换是现代电子设备中常见的基本电路和技术。
它负责将模拟信号转换为数字信号或将数字信号转换为模拟信号。
AD-DA转换在诸如音频处理、图像采集、仪器仪表等领域都有广泛应用。
AD转换即模拟到数字转换，它将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
AD转换通常涉及样本化、量化和编码三个步骤。
样本化是指将连续的模拟信号离散化为一系列时序的采样值。
在样本化过程中，模拟信号将被周期性地采样，并将每个采样点的幅值记录下来。
量化是指将每个采样点的幅值映射到一组离散的量化级别。
通过将连续的幅值区间映射为有限的离散级别，量化将模拟信号的无限细节化为数字形式。
编码是指将每个量化级别映射到二进制代码。
编码将每个量化级别分配一个特定的二进制代码，使得每个样本点都能准确地表示为二进制形式的数字。
DA转换即数字到模拟转换，它将离散的数字信号转换为连续的模拟信号。
DA转换通常涉及解码和重构两个步骤。
解码是指将数字代码转换为对应的模拟量化级别。
解码使用逆编码来将二进制代码映射回量化级别。
重构是指使用一定的插值或滤波技术来重建连续的模拟信号。
由于数字信号是离散的，重构步骤有助于消除数字信号中的采样误差，并使其逼近原始模拟信号。
在AD-DA转换中，有几个重要的技术指标需要考虑：1. 分辨率：分辨率是指数字信号中能够表示的最小变化量。
它通常以比特（bit）来表示。
分辨率越高，表示数字信号可以更准确地表示模拟信号。
2.采样率：采样率是指单位时间内进行采样的次数。
它通常以赫兹（Hz）来表示。
采样率的选择要根据所采集信号的频率范围进行，以避免采样失真。
3.带宽：带宽是指AD-DA转换器能够有效处理的频带范围。
带宽通常以赫兹（Hz）表示。
带宽决定了AD-DA转换器的频率响应范围。
4.信噪比：信噪比是指信号的强度与背景噪声的强度之比。
它通常以分贝（dB）表示。
信噪比越高，表示信号与噪声的区别越大，传输的信号质量也就越好。
AD DA转换电路解析
uO
输入数字量分别控制D3、D2、D1、D0分别控制模拟开 关S3、S2、S1、S0 的工作状态。
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
当Di为“1”时，Si接通集成运放的反相输入端，当Di为 “0”时，Si接集成运放的同相输入端。集成运放的同相输入 端接地，由于虚地，则反相输入端也相当接地。这样，不 管开关SI接那边，流过各电阻支路的电流不变。根据电路的 连接关系，标出各支路电流方向及大小如图示：
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
输入4位数字量D3、D2、D1、D0分别控制模拟电子 开关S3、S2、S1、S0的工作状态。当Di为“1”时，开关 Si接通参考电压UREF，反之Di为“0”时，开关Si接地。 求和运算放大器的输出电压为：
LSB D0 I0 S0 2 3R S1 2 2R D1 I1 S2 2 1R D2 I2 S3 20R MSB D3 I3 R/2
传感器 A/D 数字控制系统 D/A 模拟控制器
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
可以看出， A/D 转换和 D/A 转换是现代数字化设备中不 可缺少的部分，是数字电路和模拟电路中间的接口电路。 为了保证数据处理结果的准确性，要求 A/D 、 D/A 转换 有一定的转换精度。同时，为了适应快速过程控制和检测的 需要， A/D 转换和 D/A 转换必须有足够快的转换速度。为此， 转换精度和转换速度乃是衡量 A/D 转换和 D/A 转换性能优劣 的主要标志。
+
uO
UREF
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
LSB D0 I0 S0 2 3R S1 2 2R
D1 I1 S2 2 1R
D2 I2
MSB D3 I3 S3 20R
DA与AD转换电路
项目10 555定时器及应用
电工电子技术
项目教程
项目11 D/A与A/D转换电路
项目12 直流稳压电源
项目11 D/A与A/D转换电路
电信号有两大类：模拟信号和数字 信号。数/模转换是把数字量转换为 模拟量的过程，相应器件(集成电路) 称为D/A转换器或DAC（Digital toAnalog Converter）；模/数转换 则是把模拟量转换为数字量的过程， 相应器件称为A/D转换器或ADC （Analog to Digital Converter）。
D0~D7：数据输入； CS ：片选，低电平有效；ILE：允许输入锁存 器，高电平有效； WR1 ：写信号，用于将所输入数据锁存到输入寄存器 中，低电平有效； WR2 ：写信号，将保存在输入寄存器中的数据输送到 DAC 寄存器中， 低电平有效； XFER： 控制数据传送， 低电平有效；O1 , I O 2 ： I 电流输出端； RFB ：反馈电阻连接端；UREF：参考电压连接端；VCC：电 源输入端；AGND：模拟量接地端；DGND 数字量接地端。
相关知识
二、模/数(A/D)转换电路
A/D转换器的功能是把模拟信号转换成数字信号，通常需经过取样、 保持、量化、编码四个步骤完成。
常用的A/D转换器有两大类型，一类称为“双积分型”A/D转换器； 另一类称为“逐次逼近型”A/D转换器。双积分型A/D转换器价格较低， 抗干扰能力较强，转换精度高，但转换速度较慢，适用于对数据采集速 度要求较低的场合。当要求采集数据的速度较高时，则必须采用逐次逼 近型A/D转换器。
3 2 1 0
由于 I R
U REF R I o1
(从D，C，B，A各点向右看的等效电阻均为2R)，故
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。
DA和AD转换电路图
双极性电压输出，采用图11-3接线：
Vout =（B－128）*（VREF/128） 由上式，在选用+VREF时，（1）若输入数字量b7＝1， 则Vout为正；（2）若输入数字量b7＝0，则Vout为负。 在选用-VREF时，Vout与+VREF时极性相反。
（3）DAC用作程控放大器 DAC还可作程控放大器，见图11-4。
个8位锁存器和一个4位锁存器，以便和8位数据线相 连。
引脚功能：
CS*：片选信号。 WR1*：写信号，低电平有效 BYTE1/BYTE2*：字节顺序控制信号。1：开启8位 和4位两个锁存器，将12位全部打入锁存器。0：仅开 启4位输入锁存器。
WR2*：辅助写。该信号与XFER*信号相结合，当同 为低电平时，把锁存器中数据打入DAC寄存器。当为 高电平时，DAC寄存器中的数据被锁存起来。
有双重或多重的数据缓冲电路，可与MCS-51的P0口直 接相接。
2.主要技术指标 (1)分辨率
输入给DAC的单位数字量变化引起的模拟量输出的 变化，通常定义为输出满刻度值与2n之比。显然，二 进制位数越多，分辨率越高。
例如，若满量程为10V，根据定义则分辨率为 10V/2n。设8位D/A转换，即n=8，分辨率为10V/2n
(2) 三角波的产生
START: UP:
DOWN:
ORG MOV MOV MOVX INC JNZ DEC MOVX
SJMP
2000H
R0，#0FEH
A，#00H
@R0，A ；三角波上升边
A
UP
A
；A=0时再减1又为FFH
@R0，A
DOWN ；三角波下降边
UP
(3) 矩形波的产生
ORG 2000H START: MOV R0，#0FEH
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。
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
DA和AD转换电路图
第11章 MCS-51与D/A转换器、A/D转换器的接口非电物理量（温度、压力、流量、速度等），须经传感器转换成模拟电信号（电压或电流），必须转换成数字量，才能在单片机中处理。
数字量，也常常需要转换为模拟信号。
A/D转换器（ADC）：模拟量→数字量的器件，D/A转换器（DAC）：数字量→模拟量的器件。
只需合理选用商品化的大规模ADC、DAC芯片，了解引脚及功能以及与单片机的接口设计。
11.1 MCS-51与DAC的接口11.1.1 D/A转换器概述1. 概述输入：数字量，输出：模拟量。
转换过程：送到DAC的各位二进制数按其权的大小转换为相应的模拟分量，再把各模拟分量叠加，其和就是D/A转换的结果。
使用D/A转换器时，要注意区分:* D/A转换器的输出形式;* 内部是否带有锁存器。
(1) 输出形式两种输出形式:电压输出形式与电流输出形式。
电流输出的D/A转换器，如需模拟电压输出，可在其输出端加一个I-V转换电路。
（2）D/A转换器内部是否带有锁存器D/A转换需要一定时间，这段时间内输入端的数字量应稳定，为此应在数字量输入端之前设置锁存器，以提供数据锁存功能。
根据芯片内是否带有锁存器，可分为内部无锁存器的和内部有锁存器的两类。
* 内部无锁存器的D/A转换器可与P1、P2口直接相接（因P1口和P2口的输出有锁存功能）。
但与P0口相接，需增加锁存器。
* 内部带有锁存器的D/A转换器内部不但有锁存器，还包括地址译码电路，有的还有双重或多重的数据缓冲电路，可与MCS-51的P0口直接相接。
2.主要技术指标(1)分辨率输入给DAC的单位数字量变化引起的模拟量输出的变化，通常定义为输出满刻度值与2 n之比。
显然，二进制位数越多，分辨率越高。
例如，若满量程为10V，根据定义则分辨率为10V/2 。
设8位D/A转换，即n=8，分辨率为10V/2 n n=39.1mV，该值占满量程的0.391%，用1LSB表示。
同理：10位D/A：1 LSB=9.77mV=0.1% 满量程12位 D/A：1 LSB=2.44mV=0.024% 满量程根据对DAC分辨率的需要,来选定DAC的位数。
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9
6.3.2 D/A转换器电路
1. 例置R-2R梯形D/A转换器
1) 电路
倒置R-2R梯形D/A转换器电路如图 6 - 18 所示。 该 电路的优点是电阻类型少，只有R和2R两种，易实现。
bN
bN
Si
分相 电路
Ⅰ
Ⅱ
Q
b1
b2
…
bN
b1
2选1电路
b1
图 6 – 19 D/A转换器的开关电路
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14
2. 权电容D/A转换器
1) 电路 如下图所示，该电路由电容网络与一组开关组成， 并由两相不重叠时钟控制。 A
＋
C 2 终端电 容 2 ·b N
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2. D/A转换器的主要技术指标
1) 代表精度的指标——位数(bit数)——分辨率
2) 代表速度的指标——转换时间——时钟频率
U 阶梯波台阶电压： U 1LSB red 2N
即从数字信号输入D/A转换器到输出电压达到稳态 值所需要时间， 该时间决定了D/A转换器的转换速度。 实际上，D/A转换要按时钟节拍工作。 通常用最高时 钟频率来表达D/A转换器的工作速度。
i b 2 i i 1
N
N RF i U o I o RF U ref bi 2 R i 1
若N=3, 且数字字(即数字输入代码)为“110”， RF=R, 那 么
6 1 1 0 U o U ref U ref 8 2 4 8
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5
D/A转换器的类型(分类）：4 类
D/A 转换 器
电阻 网络型
电容 网络型
晶体 管网络 型
电阻 串 (Resistor String )
串行 电荷再 分 配
并行 电荷再 分 配
开关 电容
电流 镜
电阻 电容混 合型
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6
6.3.1 D/A转换器原理
D/A转换器的原理框图如下图6-15 所示。 其中， b1～bN为N位数字量输入， Uref为参考电压。 输出模拟 量为： Uo=KDUref，K为比例因子，D为：
13
3) 开关电路
如下图，数字字b1～bN通过两级非门构成的分相电
路变成bi和bi，然后分别去控制两个传输门构成的开关。 当b1=“1”，b1=“0”时， 传输门Ⅱ导通， 将Si接到 虚地点Q。 反之，当b1=“0”, b1=“1”时， 传输门Ⅰ导 通，Ⅱ截止， 将Si接到地。
b1
b1
b2
b2 …
Ur ef 2R I1 S1 S2 R 2R I2 S3 R 2R I3 SN … … … 2R IN Q Io － ＋ RF 2R
Uo
图 6 - 18 倒置R-2R梯形D/A转换器
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2R
2R I0
I0 2R R I1 A
I12R R I2 B
I22R R I3 C
I3 VREF I
… …
…
…
生
产
控
制
对
象
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4
6.3
D/A 转 换 器
• D/A转换器即数/模转换器(Digital to Analog Converter), 其任务是将数字量转 换为模拟量。
• D/A转换器广泛用于信号处理中， 如数字 存储示波器的示波管显示器、 增益控制、 精密衰减器， 精密数控电源， 直接数字频 率合成器等等。
2
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为何要进行数模和模数转换？
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3
二、数模和模数转换器应用举例
数 四 模拟控制器 DAC 字 二、数模和模数转换器应用举例 路 控 模拟控制器 温度传感器 DAC 模 ADC 制 拟 模拟控制器 流量传感器 DAC 计 开 算 关 液位传感器 DAC 模拟控制器 数字 机 信号 物理量 模拟信号 压力传感器
FS
7 FS 8 6 FS 8 5 模 拟 8 FS 输出 4 值 8 FS 3 FS 8 2 FS 8 1 FS 8
D/A 输 出 1LSB
U red 1LSB N 2
理想 模拟输 出
0 0 00 0 01 0 10 0 11 1 00 1 01 1 10 1 11 数字 输入代 码
当输入数字量最低位变化时， 对应的模拟量 跳一个台阶，输出为阶梯波信号。
专用集成电路设计
6.3 D/A 转 换 器
6.4 A/D 转 换 器
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1
一、数模和模数转换的概念和作用
数模转换即将数字量转换为模拟电量(电压或电 流)，使输出的模拟电量与输入的数字量成正比。
实现数模转换的电路称数模转换器
Digital - Analog Converter，简称 D/A 转换器或 DAC。 模数转换即将模拟电量转换为数字量，使输出 的数字量与输入的模拟电量成正比。 实现模数转换的电路称模数转换器 Analog - Digital Converter，简称 A/D 转换器或 ADC。
各电流关系为： I1=2I2=22I3=…=2N-1IN
Ur ef 2R I1 S1 S2 R 2R I2 S3 R 2R I3 SN … …
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… 2R
2R
IN Q Io － ＋ RF
Uo
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流入运放总电流为：
U red Io Ii R i 1
模拟量输出为
N
bN U red b1 b2 2 N 2 R 2 2
从 A、B、C 节点向左看去，各节点对地的等效电阻均为 2R。
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2) 工作原理
由图可见，输出电压Uo为：Uo=-RF× Io
而Io视开关S1～SN的状态而定。S表示数字量控制 开关，当数字量为“ 0”时，开关接地，电流不流入运 放 ; 只有当数字量为“ 1” 时，开关接到运算放大器的 虚地点，其电流才流入运放而产生输出。
N N bN b1 b2 D 2 N bi 2i 故，U 0 KU ref bi 2 i 2 2 2 i 1 i 1
参考电压
Ur efLeabharlann 比例网络 … 二进制开关 …
DUr ef
输出放大器
Uo ＝KDUr ef
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b1 b2 b3
bN
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图 6 - 16 D/A转换器输入输出理想特性