DAC的系统应用与ADC原理
第三章 ADC和DAC
3.2 模数转换器(ADC) 参数及其电路形式 模数转换器(Analog-to-Digital Converter)简称 ADC，它是一种将模拟信 号转换成相应的数字信号的装置或器件。模拟信号是指那些在时间上和数值上都 是连续变化的信号。自然界中各种物理量，如声、光、力、热等，在时间上和量 的大小上也都是连续变化的。这些物理量经过传感器可以被变换成电信号，以便 用电子技术手段来处理。而大多数传感器变换得到的电压、电流信号仍然是连续 的。显然，这种连续变化的电压、电流信号属于模拟信号。模拟信号需要用模拟 仪表指示，用模拟电路进行信号加工、用模拟计算机进行处理。而模拟系统对外 界电磁干扰、环境温度的变化、电子元器件的参数变化都是比较敏感的，因此一 个高质量的模拟系统是非常昂贵的。 高速 ADC 的速度已达 1000MHz，高精度 ADC 的分辨率已达 24 位；高速 DAC 的速度也高达 500MHz，高精度 DAC 的分辨率己达 18 位。这样的指标已可以满足 绝大多数电子设备对器件的要求，包括某些特殊应用场合的要求。 模数转换过程 任何ADC都包括三个基本功能： 采样、量化和编码。采样过程将模拟信号在 时间上离散化，使之成为抽样信号；量化将抽样信号的幅度离散化使之成为数字 信号；编码则将数字信号最终表示成数字系统所能接受的的形式。如何实现这三 个功能就决定了ADC的形式和性能。同 采样频率应最少大于输入信号中最高频谱分量的两倍。下图是采样过程：
5. 芯片实例：LF398
droop[dru:p] v.低垂, 凋萎, 萎靡 implant v.灌输
(参见画图)
6.用 LF398 构成的峰值电压采样保持电路 峰值电压采样保持电路如下图所示。峰值电压采样保持电路由一片采样保持
器芯片 LF398 和一块电压比较器 LM311 构成。LF398 的输出电压和输入电压通过 LM311 进行比较，当 Vi>Vo 时，LM311 输出高电平，送到 LF398 的逻辑控制端 8 脚，使 LF398 处于采样状态；当 Vi 达到峰值而下降时，Vi<Vo，电压比较器 LM311 输出低电平，LF398 的逻辑控制端置低电平，使 LF398 处于保持状态。由于 LM311 采用集电极开路输出，故需接上拉电阻。放电脉冲控制输入 Vk 控制电容的放电。 Vk=“1”时，二极管 1N4148 和三极管 9013 导通，电容放电，为下次跟踪做好准 备；Vk=“0” 二极管和三极管截止，电路输出一直跟踪输入峰值的变化。
了解声卡的常见技术DAC和ADC
了解声卡的常见技术DAC和ADC 声卡是计算机中用于输入和输出音频信号的重要硬件设备，它能够将模拟音频信号转换为数字信号以便计算机处理，同时也能将数字信号转换为模拟信号以供外部设备播放。
在声卡中，常见的两项关键技术是数字模拟转换（DAC）和模数转换（ADC）。
一、数字模拟转换（DAC）数字模拟转换（Digital-to-Analog Converter，DAC）是声卡中的重要技术之一，主要用于将计算机内部生成的数字音频信号转换为模拟信号，以便输出到扬声器或其他音频设备上。
DAC技术的核心是将数字信号转换为模拟信号。
它通过将数字音频信号转换为一系列离散的模拟信号样本，再通过模拟滤波和放大等过程，还原出与原始音频信号相似的模拟音频信号。
在声卡中，DAC技术起到了至关重要的作用。
优质的DAC能够带来更高的音频还原度和更低的噪声水平，从而实现更好的音频质量。
DAC的技术参数包括采样率、位深度和信噪比等。
采样率是指每秒钟采集的样本数量，常见的采样率有44.1kHz和48kHz等。
位深度表示每个样本的精度，位深度越高，音频还原度越高。
信噪比则反映了DAC的输出信号与噪声的比值，信噪比越高，输出音频的清晰度越好。
二、模数转换（ADC）模数转换（Analog-to-Digital Converter，ADC）是声卡中另一个重要的技术，用于将模拟音频信号转换为数字信号，以便计算机进行处理和存储。
ADC技术的核心是将连续的模拟音频信号转换为一系列离散的数字音频样本，再通过量化和编码等过程，将连续的信号转化为离散的数字信号。
在声卡中，ADC技术的好坏直接影响着音频输入的质量。
高质量的ADC能够提供更高的采样率和更高的位深度，从而更准确地捕捉音频细节，保留音频的原始质量。
与DAC类似，ADC的技术参数也包括采样率和位深度。
采样率表示ADC每秒进行模拟信号采样的次数，常见的采样率有44.1kHz和48kHz等。
位深度则表示每个样本的精度，位深度越高，表示每个样本可以存储的信息越多，音频质量也会相应提高。
集成DAC和ADC的原理与组成
1D Q >C
Q5
D2
1 1D Q >C 1
码 Q4
D1 D0
R
1D Q >C
Q3 器
1
R
1D Q >CQ2 Nhomakorabea1
1D Q >C
Q1
R/2
1
CP
并行型A/D转换器量化和编码
二、逐次比较型A/D转换器
逐次比较型A/D转换器由电压比较器、控制电路、 DAC、数码设定器和输出数码寄存器组成。其转换方法 是将输入模拟量VA同DAC的输出电压VF做若干次比较， 使设定的数字量逐次逼近输入模拟量。所以也称这种 ADC为逐次逼近ADC。
位数越多分辨率越高
二、转换误差
转换误差包括由于参考电压偏离标准值、运算放大器零
点漂移、模拟开关存在压降以及电阻阻值偏差等原因引起的
误差。转换误差可以用VFSR的百分数表示，也可以用VLSB的倍
数表示。如
表示转换误差为最小输出电压的一半，
0.2%FSR则表示转换误差与满量程输出电压之比为0.2%。
失调误差
建立时间
精度
说明
1μs 65ns 85ns 5ns 500 ns 2μs 2.5μs 0.25μs 1μs
3μs 0.5μs
10μs
10μs 0.35μs
0.2%FSR ±0.2%FSR ±0.1%FSR 0.075%FSR
1/2LSB ±0.1%FSR ±1%FSR ±0.1%FSR 0.05%FSR
6-1-2 集成DAC的组成
1. 仅集成电阻网络和模拟开关。 2. 集成了电阻网络、模拟开关、参考电
源和输出运算放大器。 3. 除上之外，还集成了外围接口电路
第9章-DAC和ADC
图9.2.6
DAC——CB7520电路原理图
【例1】 下图是用CB7520和74LS161组成的波形发生器电路。已 知CB7520的VREF=-10V，试画出输出电压V0的波形，并标出波形图 上各点电压的幅度。
9.2.7
DAC——CB7520应用举例
§9.2.3 权电流型D/A转换器
在权电阻网络DAC和倒T形电阻网络DAC中的模拟开关在实 际应用中，总存在一定的导通电阻和导通压降，而且每个开关的 情况又不完全相同，所以它们的存在无疑会引起转换误差，影响 转换精度。 权电流型DAC可有效的解决这一问题。其示意图如下：
n
其中： X X n 2
n 1
X n 1 2
n2
X 1 2 Dn
0
一般的数模转换器的基本组成可分为四部分，即：电 阻译码网络、模拟开关、基准电压源和求和运算放大器。
图9.2.2 数模转换器原理图
目前使用最广泛的D/A转换技术有两种：权电阻网络 D/A转换和T形电阻网络D/A转换。
本章主要内容
第一节
概述
第二节
D/A转换器
第三节 A/D转换器
§9.1 概述
DAC和ADC的应用举例：
DAC和ADC的应用举例——MP3播放器：
DAC和ADC的应用举例——数字温度计：
DAC和ADC的应用举例——数字血压计：
在过程控制和信息处理中，经常会遇到一些连续变化的 物理量，如话音、温度、压力、流量等，它们的量值都是 随时间连续变化的。为了能使用数字电路处理模拟信号， 必须把模拟信号转换成相应的数字信号，方能送入数字系 统进行处理。同时，还往往要求将处理后得到的数字信号 再转换为相应的模拟信号作为最后的输出。 图9.1.1所示即为一个典型的数字控制系统框图：
数模转换与模数转换
数模转换与模数转换数模转换（Digital-to-Analog Conversion，简称DAC）和模数转换（Analog-to-Digital Conversion，简称ADC）是数字信号处理中常用的两种信号转换方法。
数模转换将数字信号转换为模拟信号，而模数转换则将模拟信号转换为数字信号。
本文将就数模转换和模数转换的原理、应用以及未来发展进行探讨。
一、数模转换（DAC）数模转换是将数字信号转换为模拟信号的过程。
在数字系统中，所有信号都以离散的形式存在，如二进制码。
为了能够将数字信号用于模拟系统中，需要将其转换为模拟信号，从而使得数字系统与模拟系统能够进行有效的接口连接。
数模转换的原理是根据数字信号的离散性质，在模拟信号上建立相似的离散形式。
常用的数模转换方法有脉冲幅度调制（Pulse Amplitude Modulation，简称PAM），脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，简称PWM）和脉冲位置调制（Pulse Position Modulation，简称PPM）等。
这些方法根据传输信号的不同特点，在转换过程中产生连续的模拟信号。
数模转换在很多领域有广泛应用。
例如，在音频领域，将数字音频信号转换为模拟音频信号，使得数字音频可以通过扬声器播放出来。
另外，在电信领域，将数字信号转换为模拟信号后，可以用于传输、调制解调、功率放大等过程。
二、模数转换（ADC）模数转换是将模拟信号转换为数字信号的过程。
模拟信号具有连续的特点，而数字系统只能处理离散的信号。
因此，当需要将模拟信号用于数字系统时，就需要将其转换为数字形式。
模数转换的原理是通过采样和量化来实现。
采样是将模拟信号在时间上进行离散化，而量化是将采样信号在幅度上进行离散化。
通过这两个过程，可以将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
模数转换在很多领域都有应用。
例如，在音频领域，将模拟音频信号转换为数字音频信号，使得音频信号可以被数字设备处理和存储。
从模拟到数字：ADC与DAC的工作原理
从模拟到数字：ADC与DAC的工作原理步骤详细并分点列出：一、引言- 介绍ADC（模拟到数字转换器）和DAC（数字到模拟转换器）的基本概念。
- 引出本文的目的是讨论它们的工作原理。
二、ADC的工作原理1. 模拟信号的采样- 解释模拟信号是连续变化的电信号。
- 介绍采样的概念，并列举示波器为例来说明采样的过程。
2. 量化- 解释量化的概念，即将采样信号离散化。
- 介绍量化位数对信号精度的影响。
- 引入比特率的概念，即ADC每秒可以处理的位数。
3. 编码- 解释编码的概念，将量化的数字转换为二进制码。
- 介绍常见的编码方式，如二进制编码和格雷码。
4. 抽样速率- 解释抽样速率的概念，即采样的频率。
- 介绍奈奎斯特抽样定理，即抽样频率必须大于等于信号最高频率的两倍。
5. 整体工作原理- 将以上各个环节连接起来，解释ADC是如何将模拟信号转换为数字信号的。
三、DAC的工作原理1. 数字信号的解码- 解释数字信号的离散性和二进制编码的含义。
- 介绍解码的概念，将二进制码转换为量化的数字。
2. 量化解码- 解释量化解码的概念，将数字信号转换为模拟信号。
- 介绍量化位数和解码精度的关系。
3. 数字信号的重构- 解释数字信号的离散性和抽样频率的含义。
- 介绍重构的概念，将抽样后的数字信号转换为连续变化的模拟信号。
4. 滤波- 解释滤波的概念，去除数字信号中的高频噪声。
- 介绍数字滤波器的作用和常见类型。
5. 整体工作原理- 将以上各个环节连接起来，解释DAC是如何将数字信号转换为模拟信号的。
四、总结- 归纳ADC和DAC的工作原理，强调它们在数字信号处理中的重要性。
- 提醒读者对这些原理有更深入的了解，以应用到实际的电子产品中。
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D-A转换器的原理与构成
D/A转换器的原理与构成
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。
D/A 转换器的转换原理
数字量是用代码按数位组合起来表示的，对于有权码，每位代码都有一
定的位权。
为了将数字量转换成模拟量，必须将每1 位的代码按其位权的大小
转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总
模拟量，从而实现了数字—模拟转换。
这就是组成D/A 转换器的基本指导思想。
D/A 转换器由数码寄存器、模拟电子开关电路、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、存储于数码寄存器中，
数字寄存器输出的各位数码，分别控制对应位的模拟电子开关，使数码为1 的
位在位权网络上产生与其权值成正比的电流值，再由求和电路将各种权值相加，即得到数字量对应的模拟量。
构成和特点
DAC 主要由数字寄存器、模拟电子开关、位权网络、求和运算放大器和基准电压源(或恒流源)组成。
用存于数字寄存器的数字量的各位数码，分别控
制对应位的模拟电子开关，使数码为1 的位在位权网络上产生与其位权成正比
的电流值，再由运算放大器对各电流值求和，并转换成电压值。
什么是ADC和DAC
O(t)=0。
电路中各信号波形如图（图1 取样电路结构(a)取样与保持过程往往是通过取样-保持电路同时完成的。
取样图2 取样-保持电路原理图图2 取样-保持电路波形图电路由输⼊放⼤器A1、输出放⼤器A2、保持电容C H和开关驱动电路组成。
电路中要求取样-保持电路以由多种型号的单⽚集成电路产品。
如双极型⼯艺的有AD585、AD684；混合型⼯艺的有AD1154、SHC76等。
量化与编码数字信号不仅在时间上是离散的，⽽且在幅值上也是不连续的。
任何⼀个数字量的⼤⼩只能是某个规定的最⼩数量单位的整数倍。
为将模拟信号转换为数字量，在A/D转换过程中，还必须将取样-保持电路的输出电压，按某种近似⽅式归化到相应的离散电平上，这⼀转化过程称为数值量化，简称量化。
量化后的数值最后还需通过编码过程⽤⼀个代码表⽰出来。
经编码后得到的代码就是A/D转换器输出的数字量。
量化过程中所取最⼩数量单位称为量化单位，⽤△表⽰。
它是数字信号最低位为1时所对应的模拟量，即1LSB。
在量化过程中，由于取样电压不⼀定能被△整除，所以量化前后不可避免地存在误差，此误差称之为量化误差，⽤ε表⽰。
量化误差属原理误差，它是⽆法消除的。
A/D 转换器的位数越多，各离散电平之间的差值越⼩，量化误差越⼩。
量化过程常采⽤两种近似量化⽅式：只舍不⼊量化⽅式和四舍五⼊的量化⽅式。
１.只舍不⼊量化⽅式以3位A/D转换器为例，设输⼊信号v1的变化范围为0～8V，采⽤只舍不⼊量化⽅式时，取△=1V，量化中不⾜量化单位部分舍弃，如数值在0～1V之间的模拟电压都当作0△，⽤⼆进制数000表⽰，⽽数值在1～2V之间的模拟电压都当作1△，⽤⼆进制数001表⽰……这种量化⽅式的最⼤误差为△。
２.四舍五⼊量化⽅式 如采⽤四舍五⼊量化⽅式，则取量化单位△=8V/15，量化过程将不⾜半个量化单位部分舍弃，对于等于或⼤于半个量化单位部分按⼀个量化单位处理。
它将数值在0～8V/15之间的模拟电压都当作0△对待，⽤⼆进制000表⽰，⽽数值在8V/15～24V/15之间的模拟电压均当作1△，⽤⼆进制数001表⽰等。
了解电脑音频编解码器什么是DAC和ADC
了解电脑音频编解码器什么是DAC和ADC 了解电脑音频编解码器：什么是DAC和ADC随着科技的不断发展，电子产品的功能越来越强大，其中电脑音频编解码器在我们的日常生活中起到了至关重要的作用。
作为一种将模拟信号转化为数字信号或者将数字信号转化为模拟信号的装置，电脑音频编解码器不仅对于音乐、视频等媒体播放有着举足轻重的作用，同时也广泛应用于通信设备、汽车音响、家庭影音设备等多个领域。
在了解电脑音频编解码器之前，我们首先需要了解两个重要的概念，即DAC和ADC。
DAC代表数字到模拟转换器，简言之就是将数字信号转化为模拟信号的过程；ADC代表模拟到数字转换器，是将模拟信号转化为数字信号的过程。
这两个环节是电脑音频编解码器工作的核心部分，下面我们将详细介绍它们的工作原理和应用。
数字到模拟转换器（DAC）DAC是电脑音频编解码器中至关重要的一个环节，其作用是将以数字形式存在的音频信号转换成模拟形式的电流或电压信号，以传递到扬声器或耳机中进行音频播放。
DAC的工作原理基于采样定理，即根据尼奎斯特(Nyquist)定理，数字音频信号采样的频率必须是原始模拟信号频率的两倍才能完美还原，并通过低通滤波来消除频谱中的高频信号。
这样就可以实现从数字信号到模拟信号的转换，使我们能够听到高质量的音乐。
模拟到数字转换器（ADC）ADC是电脑音频编解码器中另一个重要的环节，它将模拟形式的音频信号转换成数字形式的数据，以在计算机或其他数字设备中进行处理、存储和传输。
ADC的工作原理是通过采样和量化来实现的。
首先，从输入的模拟信号中进行采样，即按照一定的时间间隔测量模拟信号的电压值。
然后，量化这些采样值，将其转换为离散的数字信号。
最后，通过编码器将这些离散的数字信号转换成二进制数据，以便计算机或其他设备进行处理。
DAC和ADC在音频编解码器中的应用音频编解码器中的DAC和ADC通常会集成在一块芯片中，通过相互配合实现音频信号的转换和处理。
实验六ADC和DAC的应用
实验六ADC和DAC的应用一、实验目的1．了解DAC、ADC的作用及基本工作原理；2．熟悉、掌握ADC和DAC的使用方法。
二、实验内容1. ADC电路分析按图6－1连接ADC电路。
图6－1 ADC转换电路其中：VIN：模拟信号输入端；D0～D7：二进制数码输出端；VREF＋：上基准电压输入端（一般与输入模拟信号的振幅大约相等）；VREF－：下基准电压输出端（一般接地）；SOC：时钟信号输入端；OE：三态输出允许端；EOC：转换周期结束指示端（输出正脉冲）。
◆该电路输入模拟电压VIN可通过改变电位器R值提供，变化范围0-5V；◆输出的二进制数与输入VIN有如下关系式：输出数码＝[VIN×255/（VREF+－VREF－）]注意：输出的二进制数并用带译码器七段LED以十六进制数形式显示。
如当VIN = 1V，输出为（51）D=（33）H=（00110011）B运行该电路，调节电位器R，观察输入（用数字万用表的电压档）和输出信号，熟悉、掌握该电路的使用方法，并回答下列问题：（1）图6－1的电路是一个8位ADC，基准电压为5V，对应每bit数字输出的电压是多少？（2）该ADC的分辨率是多少？（3）测量并填写下表1：表12. DAC电路分析按图6－2连接DAC电路。
图中为VDAC，可将输入的8位2进制数字信号转换为与其大小成正比的模拟电压输出。
图6－2 DAC转换电路其中：D0～D7为二进制数码输入端；V o为模拟电压输出端。
VREF＋：上基准电压输入端；VREF－：下基准电压输入端。
该DAC电路输出表示式为：V o＝（VREF＋－VREF－）×N B/ 256（式中N B为输入二进制码对应的十进制数：N B=∑D i2i，i=0-7）运行该电路，调节开关[A]～[H]，观察输入和输出信号，掌握该电路的使用方法，并回答下列问题：（1）该8位DAC，当参考电压为10V时，每bit对应输出的模拟电压为多少？（2）该DAC的分辨率为多少？（3）测量并填写下表2：表2三、实验报告1．分析实验结果，说明计算值和测量值有误差的原因；2．总结ADC与DCA的工作原理。
ADC及DAC的名词解释
ADC及DAC的名词解释在现代科技发展的浪潮中，ADC和DAC这两个名词经常出现在我们的视野中。
它们分别代表着模数转换器（Analog-to-Digital Converter）和数模转换器（Digital-to-Analog Converter）。
今天，让我们一起来深入了解这两个名词的含义和应用。
一、ADC的名词解释ADC，全称为模数转换器，是一种将模拟信号转换为数字信号的设备。
模拟信号是连续变化的信号，而数字信号是离散的、通过二进制代码表示的信号。
ADC的主要功能就是将采样的模拟信号转换为数字信号，使得计算机或其他数字设备能够处理和分析这些信号。
ADC的工作原理可以简单描述如下：首先，ADC对输入的模拟信号进行采样，即在一段时间内对信号进行周期性的测量。
接着，对每个采样值进行量化，将其转换为数字形式。
最后，经过编码和处理，数字信号被发送到计算机或其他设备进行处理和分析。
ADC广泛应用于各个领域。
在音频设备中，ADC将声音信号转换为数字信号，使得我们能够通过电脑、手机等设备收听和录制音频。
在医疗仪器中，ADC将生物电信号转换为数字信号，帮助医生进行诊断和治疗。
在工业控制系统中，ADC用于采集各种传感器产生的模拟信号，实现自动控制和监测。
二、DAC的名词解释DAC，全称为数模转换器，是一种将数字信号转换为模拟信号的设备。
与ADC相反，DAC的主要功能是将计算机或其他数字设备产生的数字信号转换为可以用于驱动音频、视频等模拟设备的模拟信号。
DAC的工作原理可以简单描述如下：首先，DAC接收到来自计算机或其他数字设备产生的数字信号。
然后，通过解码和处理，将这些数字信号转换为模拟信号。
最后，模拟信号被放大，以便能够驱动扬声器、显示器等设备。
DAC的应用范围也非常广泛。
在音频设备中，DAC将数字音频信号转换为模拟音频信号，使我们能够欣赏到高质量的音乐。
在视频设备中，DAC将数字视频信号转换为模拟视频信号，实现高清影像的播放。
adcdac的工作原理及应用
adcdac的工作原理及应用1. 什么是adcdac？adcdac（Advanced Digital-to-Analog Conversion）是一种高级数字模拟转换技术，用于将数字信号转换为模拟信号的过程。
adcdac在数字信号处理、通信、音频设备、工业控制等领域中得到广泛应用。
2. adcdac的工作原理adcdac的工作原理是通过使用模拟电子技术和数字电子技术相结合的方法将数字信号转换为模拟信号。
它包含两个主要部分：数字到模拟（DAC）和模拟到数字（ADC）转换器。
2.1 数字到模拟（DAC）转换器DAC转换器将数字信号转换为模拟信号。
它接受一串二进制数字作为输入，并生成相应的模拟电压或电流输出。
DAC转换器通常有多个输出通道，可以同时处理多个输入信号。
2.2 模拟到数字（ADC）转换器ADC转换器将模拟信号转换为数字信号。
它接受模拟电压或电流作为输入，并将其转换为对应的数字二进制编码。
ADC转换器通常具有可调分辨率和采样率，可以根据应用需求进行选择和配置。
3. adcdac的应用adcdac在许多领域中有着广泛应用，下面列举了其中几个重要的应用领域。
3.1 数字信号处理adcdac在数字信号处理中发挥着重要作用。
它可以将数字信号转换为模拟信号以进行传输或处理。
例如，音频设备使用adcdac将数字音频信号转换为模拟音频信号，并输出到扬声器或耳机中。
3.2 通信在通信领域中，adcdac广泛用于将数字信号转换为模拟信号进行传输。
它可以将数字语音信号转换为模拟语音信号，并通过模拟电路进行传输。
此外，adcdac 也可用于数码电视、卫星通信等领域。
3.3 工业控制在工业控制领域中，adcdac可用于将数字控制信号转换为模拟电压或电流。
例如，PLC（可编程逻辑控制器）系统中的AD模块和DA模块就是基于adcdac技术实现的。
3.4 测量和仪器在测量和仪器领域中，adcdac可以用于数据采集和信号处理。
ADC与DAC原理
ADC与DAC原理ADC（Analog-to-Digital Converter）和DAC（Digital-to-Analog Converter）是数字信号处理中常用的两个关键组件。
ADC将模拟信号转换为数字信号，而DAC则将数字信号转换回模拟信号。
它们在如音频处理、通信系统、传感器接口等领域具有广泛的应用。
本文将详细介绍ADC和DAC的原理及其工作原理。
一、ADC原理ADC用于将连续的模拟信号转换为数字信号。
它的基本原理是通过对输入信号进行采样和量化来实现模拟到数字的转换。
1. 采样ADC首先对输入信号进行采样，将连续的模拟信号转换为离散的样本。
采样过程通常使用采样定理，即尼奎斯特定理，来确保采样频率满足信号频率的两倍。
采样率越高，转换的数字信号越准确。
2. 量化采样后的连续信号需要进行量化处理，将每个采样点的幅值转换为离散的数字码。
量化过程中，ADC将幅值区域划分为多个等间隔的量化电平，然后将每个采样点映射到离散的量化电平上。
量化级数（或称比特数）决定了ADC的分辨率。
3. 编码量化后的信号需要进行编码，将每个采样点的量化值转换为二进制码。
通常使用的编码方式有二进制编码、格雷码、自然码等。
编码后的二进制码可以表示模拟信号的幅值。
4. 状态机与控制逻辑ADC通过状态机和控制逻辑控制各个处理阶段之间的切换和时序。
状态机和控制逻辑通常由时钟信号触发，确保ADC的运行按指定的时序进行。
二、DAC原理DAC用于将数字信号转换回模拟信号。
它的基本原理是通过对输入的数字码进行解码和重构，实现数字到模拟的转换。
1. 解码DAC首先对输入的二进制码进行解码，将每个码字恢复为相应的模拟量幅值。
解码过程通常使用逐次逼近法或平行解码法，将编码的二进制码转换为对应的模拟量。
2. 重构解码后的模拟量需要经过重构滤波器进行低通滤波，去除由数字转换引起的采样噪声和高频量化噪声。
重构滤波器的设计需要根据应用需求，选择合适的滤波器类型和参数。
DAC与ADC测试实验报告
DAC与ADC测试实验报告一、实验目的通过实验了解数字模拟转换器（DAC）与模拟数字转换器（ADC）的工作原理和参数特性，并通过测试得到它们的转换精度和线性度。
二、实验原理1.数字模拟转换器（DAC）:DAC是将数字信号转换为模拟信号器件。
其工作原理是通过数字信号控制模拟输出电压，使得输出波形与输入数字信号一致。
2.模拟数字转换器（ADC）:ADC是将模拟信号转换为数字信号器件。
其工作原理是通过将连续的模拟信号离散化成数字信号，以便计算机进行处理。
三、实验步骤1.对DAC进行测试:a.设置DAC的输入电压范围为0-5V，将输入信号分别设置为0V、1V、2V、3V、4V、5V。
b.测量出DAC输出的模拟电压，并记录下来。
c.计算出DAC的转换精度和线性度。
2.对ADC进行测试:a.设置ADC的输出电压范围为0-5V，将模拟信号输入ADC，并将数字信号输出至计算机。
b.测量出输入模拟信号和输出数字信号的对应关系。
c.计算出ADC的转换精度和线性度。
四、实验结果1.DAC测试结果:输入电压(V)输出电压(V)0011.0222.0132.9944.0154.98转换精度=实际输出电压-理论输出电压=0.1%线性度=最大输出电压-最小输出电压=0.98V2.ADC测试结果:输入电压(V)输出数字信号001256251237684102451280转换精度=实际输出数字信号-理论输出数字信号=0线性度=最大输出数字信号-最小输出数字信号=1280五、实验总结通过实验测试了DAC与ADC的转换精度和线性度。
实验结果显示，DAC的转换精度为0.1%，线性度为0.98V，而ADC的转换精度为0，线性度为1280。
可以看出DAC的转换精度相对较高且线性度较好，而ADC的转换精度较为理想但线性度较差。
这是由于DAC在将数字信号转换为模拟信号时能够更准确地保持输入和输出的一致性，而ADC则面临着模拟信号量化和离散化的过程，容易受到噪声等因素的干扰。
DAC和ADC
二、DAC和ADC的转换关系及数字编码
理想的ADC和DAC的输入/输出关系如图9.1.2所示。无论是 ADC还是DAC，其输出同输入之间都是正比例的对应关系。
图9.1.2 自然加权二进制码三位转换器关系图
一、任何ADC和DAC的使用都是同其数字编码形式密切 相关的。在转换器的应用中，通常将数字表示为满刻度 （FSR：Full Scale Range）模拟值的一个分数，称为归一化 表示法。数字的最低有效位常用LSB（Least Significant Bit) 表示，其对应的模拟量输出为 1n FSR ，n是数字量的位数。
推论：对于输入n位二进制数码的这种电路结构的DAC，输出 电压的计算公式可写成：
采用这种权电流型DAC电路生产的单片集成DAC有DAC0806、 DAC0807、DAC0808等。这些器件都采用双极型工艺制作，工作速 度很高。
图9.2.8 权电流型DAC
恒流源电路常使用图9.2.9所示恒流源
对应的输出电压为：
在实际应用的权电流型DAC中经常利用倒T形电阻网络的 分流作用产生所需要的一组恒流源，如图9.2.10 所示：
图9.2.10 利用倒T形电阻网络的权电流型DAC
由电路分析知：
2
二、因ADC要将连续的模拟量转换为离散的数字量，所以
模拟量和数字量之间不是一一对应的关系。显然，ADC存在 着固有的转换误差，这种误差称为量化误差。其量化值为:
1 LSB 2
三、转换器的主要参数
◆ 分辨率（S） 指转换器分辨模拟信号的灵敏度，也即对最小电压的 1 分辨能力, 一般S= 2 FSR ；或者用输入数码只有最低有效 位为1时的输出电压与输入数码为全1时输出满量程电压之 1 比来表示，即S= n ；有时也常用位数n来表示转换器的 2 1 分辨率。
AD与DA转换简介及其应用
A/D与D/A转换简介及其应用班级：姓名：学号：一、背景随着现代科学技术的迅猛发展,特别是数字系统已广泛应用于各种学科领域及日常生活,微型计算机就是一个典型的数学系统。
但是数字系统只能对输入的数字信号进行处理,其输出信号也是数字信号。
而在工业检测控制和生活中的许多物理量都是连续变化的模拟量,如温度、压力、流量、速度等,这些模拟量可以通过传感器或换能器变成与之对应的电压、电流或频率等电模拟量。
为了实现数字系统对这些电模拟量进行检测、运算和控制,就需要一个模拟量与数字量之间的相互转换的过程。
即常常需要将模拟量转换成数字量,简称为AD 转换,完成这种转换的电路称为模数转换器(Analog to Digital Converter) ,简称ADC;或将数字量转换成模拟量,简称DA转换,完成这种转换的电路称为数模转换器(Digital to Analog Converter) ,简称DAC。
二、ADC和DAC基本原理及特点1、模数转换器(ADC)的基本原理模拟信号转换为数字信号,一般分为四个步骤进行,即取样、保持、量化和编码。
前两个步骤在取样-保持电路中完成,后两步骤则在ADC中完成。
常用的ADC有积分型、逐次逼近型、并行比较型/串并行型、Σ -Δ调制型、电容阵列逐次比较型及压频变换型。
其基本原理及特点:1）积分型(如TLC7135) 。
积分型ADC工作原理是将输入电压转换成时间或频率,然后由定时器/计数器获得数字值。
其优点是用简单电路就能获得高分辨率,但缺点是由于转换精度依赖于积分时间,因此转换速率极低。
初期的单片ADC大多采用积分型,现在逐次比较型已逐步成为主流。
双积分是一种常用的AD 转换技术,具有精度高,抗干扰能力强等优点。
但高精度的双积分AD芯片,价格较贵,增加了单片机系统的成本。
2）逐次逼近型(如TLC0831) 。
逐次逼近型AD由一个比较器和DA转换器通过逐次比较逻辑构成,从MSB开始,顺序地对每一位将输入电压与内置DA转换器输出进行比较,经n次比较而输出数字值。
电子电路中的数字转模拟和模数转换技术
电子电路中的数字转模拟和模数转换技术数字转模拟（Digital-to-Analog Conversion，简称DAC）和模数转换（Analog-to-Digital Conversion，简称ADC）是电子电路中常见的技术。
它们在各种应用中发挥着重要的作用，例如音频设备、通信系统、计算机接口等。
本文将详细介绍数字转模拟和模数转换技术，并分步骤进行阐述。
一、数字转模拟（DAC）技术1. 概述：数字转模拟技术将数字信号转换为模拟信号，使得数字设备可以与模拟设备进行接口连接。
2. 工作原理：a. 根据数字信号的离散性，DAC通过如下方式进行转换：将离散的数字信号分成连续的时间间隔。
b. 使用数字信号的采样率来决定模拟信号的频率范围和分辨率。
c. 利用数字信号的码值对应于模拟信号的幅值，将数字信号与模拟信号进行匹配。
3. 常见的DAC技术：a. 加权电阻阵列（R-2R网络）DAC：通过一组串联和并联的电阻网络将数字信号转换为模拟信号。
b. Delta-Sigma DAC：使用Delta-Sigma调制技术将模拟信号与数字信号进行转换。
c. 数字电位调制DAC：利用数字电压比例器将数字信号转换为模拟信号。
4. 应用场景：a. 音频设备：例如音乐播放器、音频接口等。
b. 视频设备：例如显示器、电视等。
c. 测量仪器：例如示波器、频谱仪等。
二、模数转换（ADC）技术1. 概述：模数转换技术将模拟信号转换为数字信号，使得模拟信号可以被数字设备处理和存储。
2. 工作原理：a. 利用采样定理，将连续的模拟信号在时间上进行离散化，以数字样本的形式表示。
b. 根据模拟信号的幅值范围和分辨率，将模拟信号分成若干个离散的量化级别。
c. 使用比较器将模拟信号与量化级别进行比较，并将比较结果转换为相应的数字编码。
3. 常见的ADC技术：a. 逐次逼近型ADC：通过逐步逼近的方式将模拟信号转换为数字信号。
b. 快速傅里叶变换（FFT）ADC：利用傅里叶变换将时域的模拟信号转换为频域的数字信号。
电阻型dac
电阻型dac（原创版）目录1.电阻型D/A转换器（DAC）的基本原理2.电阻型D/A转换器的分类和优缺点3.电阻型D/A转换器的应用场景4.电阻型D/A转换器的未来发展趋势正文电阻型D/A转换器，也称为模拟数字转换器（ADC），是将数字信号转换为连续的模拟信号。
以下是关于电阻型D/A转换器的介绍：1.电阻型D/A转换器的基本原理电阻型D/A转换器的工作原理是基于电阻的分压原理。
它将数字信号转换成对应的模拟电压，从而实现数字和模拟信号之间的转换。
在电阻型D/A转换器中，输入的数字信号通常表示为二进制或十六进制等。
然后，根据分压原理，将数字信号转换成对应的模拟电压。
2.电阻型D/A转换器的分类和优缺点电阻型D/A转换器有多种分类方式，根据不同的工作原理可以分为：电流型和电压型。
电流型D/A转换器的工作原理是将数字信号转换成电流信号，然后通过外部电阻分压转换成模拟电压。
电压型D/A转换器的工作原理则是将数字信号转换成电压信号。
电阻型D/A转换器的优点包括：精度高、稳定性好、价格便宜、易于集成等。
然而，其缺点也显而易见，例如：功耗较大、输出阻抗较高、噪声较大等。
3.电阻型D/A转换器的应用场景电阻型D/A转换器广泛应用于数字电路与模拟电路的接口、信号发生器、模数混合系统、控制系统、仪器仪表等领域。
这些领域中的数字电路和模拟电路之间需要进行数据交换，因此，电阻型D/A转换器成为连接两者的桥梁。
4.电阻型D/A转换器的未来发展趋势随着数字技术的不断发展，电阻型D/A转换器也在不断进步。
未来的发展趋势包括：更高的精度、更低的功耗、更高的集成度、更小的体积等。
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ENA CLRN inst6
NOT
cv t-en m-clk
INPUT VCC INPUT VCC
inst21
aclr
data[3..0] clock enable
SRFF
SRFF
SRFF
S
S
S
S
q[3..0]
OUTPUT
cv t-out[3..0]
SAR-ADC——Simulation
3）双积分式ADC
1. 并行比较型A/D转换器
UREF R
13U REF 15
C －6 + C5 － +
1D C1 FF7 1D C1 FF6 1D C1 FF5 1D C1 FF4 1D C1 FF3 1D C1 FF2 1D C1 FF1 寄存器 编码器 & & d0 & & & d2
R
11U REF 15
量化电平依据有舍有 入划分为7个电平。 量化单位为 Δ =(2/15)UREF 量化误差为
A/D转换器的主要电路形式
A/D转换器有直接转换法和间接转换法两大类。
直接法是通过一套基准电压与取样保持电压进行比较，从而 直接将模拟量转换成数字量。其特点是工作速度高，转换精度 容易保证，调准也比较方便。直接A/D转换器有计数型、逐次比 较型、并行比较型等。 间接法是将取样后的模拟信号先转换成中间变量时间t或频率 f, 然后再将t或f转换成数字量。其特点是工作速度较低，但转换 精度可以做得较高，且抗干扰性强。间接A/D转换器有单次积分 型、双积分型等。
并行比较型A/D转换器真值表
输入模拟电压 寄存器状态 （编码器输入） Q 6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1 Q0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 数字量输出 （编码器输出） d2 0 0 0 0 1 1 1 1 d1 0 0 1 1 0 0 1 1 d0 0 1 0 1 0 1 0 1
DAC的系统应用实例
• MCS51单电源系统中的综合应用：
RF (R) (MSB) dn-1 dn-2 d2 d1 (LSB) d0 －A + Sn-1 Sn-2 S2 S1 S0 u0
VREF Rf n 1 O n ( Di 2i ) 2 R i 0
in-sig[3..0]
INPUT VCC
R CLRN inst12
PRNPRNPRN NhomakorabeaPRN
dataa[3..0] datab[3..0]
inst18
Q
Q
Q
Q
adc_outregs
in-step[3..0] DFF
agb
SRFF
inst20
inst13
inst15
OR2
OR2
inst10
inst11
• 倒T型R-2R:较高速低成本； 等效成可编程电流源与R串联输出； 输出阻抗为R； 须外接运放实现I-V变换；
模数转换器
A/D转换器的基本工作原理 A/D转换是将模拟信号转换为数字信号，转换过程通 过取样、保持、量化和编码四个步骤完成。 模拟量输入
数字量输出
VI
采样
保持
量化
编码
DO
取样和保持
取样（也称采样）是将时间上连续变化的信号，转换为时 间上离散的信号，即将时间上连续变化的模拟量转换为一系列 等间隔的脉冲，脉冲的幅度取决于输入模拟量。
7 6 5 4 16 15 14 13
lsb D I0 DI1 DI2 DI3 DI4 DI5 DI6 ms b DI7 CS Xfer U? DA C0 8 3 2
Vcc
1 17
ILE W R2 W R1
19 18 2
R
• R-2R DAC 小结
• 电压和成型R-2R：低速低成本； 等效成可编程电压源与R的串联输出； 其输出阻抗为R；
－Δ /2
n 位 DAC
UREF
输 出 寄 存 器
dn-1(MSB) dn-2 „ n 位并行 d2 数字输出 d1 d0 (LSB)
逐次逼近型A/D转换器原理图
逐次逼近型A/D转换器的工作原理：
①转换开始前先将逐次逼近寄存器SAR清“0”； ②开始转换以后，第一个时钟脉冲首先将寄存器最高位置成1， 使输出数字为100…0。这个数码被D/A转换器转换成相应的模 拟电压uo，经偏移Δ/2后得到uO′＝uO－Δ/2，并送到比较器中与 uI′进行比较。若uI′＜uo′，说明数字过大，故将最高位的1清除 置零；若uI′≥uo′，说明数字还不够大，应将这一位保留。 ③然后，按同样的方法将次高位置成1，并且经过比较以后确 定这个1是保留还是清除。这样逐位比较下去，一直到最低位 为止。比较完毕后，SAR中的状态就是所要求的数字量输出。
取样保持电路及输出波形 ①在采样脉冲S(t)到来的时间τ 内，VT导通，UI(t)向电容C充电，假 定充电时间常数远小于τ ，则有：UO(t)＝US(t)＝UI(t)。－－采样 场效应管VT为采样门，电容C为保持电容，运算放大器为跟 ②采样结束，VT截止，而电容C上电压保持充电电压UI(t)不变，直到 随器，起缓冲隔离作用。 下一个采样脉冲到来为止。－－保持
例：若UREF＝-4V，n＝4。当采样保持电路输出电压uI′=2.49V时， 试列表说明逐次逼近型ADC电路的A/D转换过程。
解：量化单位为 ＝
| U REF | 4 ＝ ＝0.25V n 2 16
偏移电压为Δ /2＝0.125V
CP节拍
SAR的数码值 DAC输出 比较器输入 比较判别 逻辑操作 Q 3 Q 2 Q 1 Q 0 u O ＝D n •Δ u I ′ u O ′＝u O -Δ /2 0 0 0 0 0 清0 1 1 0 0 0 2V 2.49V 1.875V u O ′≤ u I ′ 保留 2 3 4 5 1 1 1 1 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 0 3V 2.5V 2.75V 2.5V 2.49V 2.49V 2.49V 取样 2.875V 2.375V 2.625V u O ′> u I ′ u O ′≤ u I ′ u O ′> u I ′ 去除 保留 去除 输出/取样
uI
( 0 ~ 1 )UREF 15 1 ( ~ 3 )UREF 15 15 ( 3 ~ 5 )UREF 15 15 ( 5 ~ 7 )UREF 15 15 ( 7 ~ 9 )UREF 15 15 11 9 3.6V～4.4V ( 15 ~ 15 )UREF ( 11 ~ 13 )UREF 15 15 ( 13 ~ 1 )UREF 15
D0 AD7520
D1
D2
D7
D8
D9 10K R RF IOUT1 IOUT2 +
–
O
(1/2)Vref
2R 2R 2R 2R 2R 2R 2R VREF 10K 20K R R R R R
1 NB Vo 2( Vref ) N Vref 2 2 NB (1 N )Vref 0 2
量化和编码
输入的模拟电压经过取样保持后，得到的是阶梯波。而该阶 梯波仍是一个可以连续取值的模拟量，但 n 位数字量只能表示2n 个数值。因此，用数字量来表示连续变化的模拟量时就有一个类 似于四舍五入的近似问题。 将采样后的样值电平归化到与之接近的离散电平上，这个过 程称为量化。指定的离散电平称为量化电平Uq 。用二进制数码 来表示各个量化电平的过程称为编码。两个量化电平之间的差值 称为量化单位Δ ，位数越多，量化等级越细，Δ 就越小。取样保 持后未量化的Uo值与量化电平Uq值通常是不相等的，其差值称为 量化误差ε ，即ε =Uo-Uq。 量化的方法一般有两种：只舍不入法和有舍有入法。
逐次逼近型A/D转换器(SAR)
Successive Approximation Register
偏移电压 模拟输入 u1 取样—保持 u1’ u0’ + u0 - + C 比较器 时钟源 CP 转换控 US 制信号 控制逻辑 UC Qn-1Qn-2Qn-3 „Q2Q1Q0 逐位逼近寄存器 （SAR）
2R 20K VREF
R
R
R
R
R
倒T型DAC的等效电路
2R 2R
NB Vo N Vref Vref 2
R
R
2R Vref
U?B 6 7 5 LM3 2 4 Vo
R R Vin Vp o s i U?B 6 7 5 LM3 2 4 Vo
Vo (1 1)V posi ( Vin ) 2V posi Vin (V posi Vin ) V posi
LM336 2.5V : VREF 0
2R
UREF
2R R
2R R „„
2R R
2R R
2R
Vo 0
现实问题：只有正电源（5V或12V），没有负电源！
D0 AD7520
D1
D2
D7
D8
D9 10K RF IOUT1 IOUT2 +
倒T型
DAC的 内部电路
R
–
O
2R
2R
2R
2R
2R
2R 10K
转换的结果为：d3d2d1d0＝1010。
SAR-ADC——LOGIC
in-step[3] in-step[2] in-step[3..0] in-step[1] in-step[0]
adc_compare
unsigned compare
R CLRN inst7