数模与模数转换器
串口通信电压转换原理
串口通信电压转换原理串口通信电压转换原理是将计算机数字信号与外部设备或传感器的模拟信号进行互相转换的过程。
在串口通信中，计算机产生的数字信号通常为5V的高电平和0V的低电平，而外部设备或传感器产生的模拟信号通常是在0V到5V之间的连续变化电压。
为了实现数字信号与模拟信号之间的转换，需要使用电压转换器。
电压转换器的工作原理是通过运用一定的电学原理将信号进行适当的变换。
常见的电压转换器有模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）两种。
1. 模数转换器（ADC）：模数转换器将模拟信号转换为数字信号。
当外部设备或传感器的模拟信号进入模数转换器时，首先经过采样保持电路对信号进行采样，然后经过模拟电压与数字比较器进行比较，得到一个二进制数值。
该数值经过编码器编码后输出给计算机进行处理。
常用的ADC类型有逐次逼近型（SAR）和单片式（Flash）。
2.数模转换器（DAC）：数模转换器将数字信号转换为模拟信号。
当计算机产生的数字信号需要输出给外部设备或传感器时，经过编码后的二进制信号经过解码器解码得到对应的模拟电压值，再经过输出放大器放大，最终输出给外部设备或传感器。
在串口通信中，通常使用TTL电平和RS232电平进行转换。
TTL电平是计算机常用的数字信号电平，其高电平一般为5V，低电平为0V。
而RS232电平则是用于串口通信的标准电平，其高电平为-3V至-15V，低电平为+3V至+15V。
因此，在使用串口进行通信时，需要使用TTL转RS232电平转换器将计算机的数字信号转换为RS232电平，以适应外部设备或传感器的电平要求。
TTL转RS232电平转换器通常采用MAX232芯片或类似的芯片实现。
该芯片接受TTL电平输入，并根据其特定的电路设计进行电平转换。
当输入的TTL电平为高电平时，芯片会输出相应的负电平；当输入的TTL电平为低电平时，芯片会输出相应的正电平。
通过使用MAX232芯片或类似的芯片，使得计算机与外部设备或传感器之间能够实现正常的串口通信。
第八章 数模、模数转换器
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A/D转换器 8.2 A/D转换器
用二进制代码来表示各个量化电平的过程叫做编码。 用二进制代码来表示各个量化电平的过程叫做编码。 由于数字量的位数有限，一个n位的二进制数只能表示2 由于数字量的位数有限，一个n位的二进制数只能表示2n 个值，因而任何一个采样-保持信号的幅值， 个值，因而任何一个采样-保持信号的幅值，只能近似地逼近 某一个离散的数字量。 某一个离散的数字量。因此在量化过程中不可避免的会产生 误差，通常把这种误差称为量化误差。显然，在量化过程中， 误差，通常把这种误差称为量化误差。显然，在量化过程中， 量化级分得越多，量化误差就越小。 量化级分得越多，量化误差就越小。
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A/D转换器 8.2 A/D转换器
3．逐次逼近型模-数转换器 逐次逼近型模逐次逼近型模-数转换器一般由顺序脉冲发生器、 逐次逼近型模-数转换器一般由顺序脉冲发生器、逐次逼 近寄存器、 数转换器和电压比较器等几部分组成， 近寄存器、模-数转换器和电压比较器等几部分组成，其原理 框图如图 12所示 所示。 框图如图8-12所示。 一次转换过程如表 一次转换过程如表8-3和图8-15所示。 15所示。 所示
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D/A转换器 8.1 D/A转换器
8.1.3 T形电阻网络D/A转换器 T形电阻网络D/A转换器 形电阻网络D/A
为了克服权电阻网络D/A转换器中电阻阻值相差过大的缺 为了克服权电阻网络D/A转换器中电阻阻值相差过大的缺 D/A 点，又研制出了如图8-3所示的T形电阻网络D/A转换器，由R 又研制出了如图 所示的T形电阻网络D/A转换器， D/A转换器 和2R两种阻值的电阻组成T形电阻网络（或称梯形电阻网络） 2R两种阻值的电阻组成T形电阻网络（或称梯形电阻网络） 两种阻值的电阻组成 为集成电路的设计和制作带来了很大方便。网络的输出端接 为集成电路的设计和制作带来了很大方便。 到运算放大器的反相输入端。 到运算放大器的反相输入端。 提高转换速度和减小尖峰脉冲的有效方法是将图 提高转换速度和减小尖峰脉冲的有效方法是将图8-4电路 改成倒T形电阻网络D/A转换电路， D/A转换电路 所示。 改成倒T形电阻网络D/A转换电路，如图8-6所示。
第8章数模转换器与模数转换器
R ∞
O1 O2
－
＋
uo
I /1 6
2R 2R
I /8
2R
I/4
2R
I/2
2R
I= V REF / R
R
A B
R
C
R
D
I/8
I/4
I/2
I
－VREF
1. 倒T形电阻网络DAC
（1）电阻译码网络
电阻译码网络由R及2R两种电阻接成倒T形构成。由于网络两个输出端O1，O2都处 于零电位（O1点为虚地），所以从A、B、C任一节点向左看等效电阻都是2R， 如图（b）所示，因此，基准源电流I为
数据总线 d0～d7 (CS1)① (CS2)② 数据1锁存到①输入锁存器 (WR1)① 数据1输入①输入锁存器 (WR1)② 数据2输入②输入锁存器 WR2(XFER) ILE＝1 D/A寄存器锁存 数据2锁存到②输入锁存器
刷新模拟输出
8.1 DAC
8.1.3 1.
DAC的主要参数
第8章 数模转换器与模数转换器
ADC与DAC在工业控制系统中的作用举例。
非电模拟量
传感器
模拟信号
ADC
数字信号
数字系统
数字信号
DAC
模拟信号
执行机构
8.1 DAC
8.1.1 D/A转换基本原理
数字量是用代码按数位组合起来表示的，每一位代码都有一定的 权值。例如，二进制数1010，第四位代码权是23，代码“1”表 示数值为“8”；第三位代码权是22 ，代码“0”表示这一位没有 数；第二位代码权是21 ，代码“1”表示数值为“2”；第一位代 码权是20，代码“0”表示这一位没有数，这样1010所代表的十 进制数是8×1＋4×0＋2×1＋1×0＝10。可见，数模转换只 要将数字量的每一位代码，按其权数值转换成相应的模拟量， 然后将各位模拟量相加，即得与数字量成正比的模拟量。
模数转换器的原理及应用
模数转换器的原理及应用模数转换器，即数模转换器和模数转换器，是一种电子器件或电路，用于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。
该器件在许多领域都有广泛的应用，包括通信、音频处理、图像处理等。
一、数模转换器的原理数模转换器的原理基于采样和量化的过程。
采样是指在一段时间间隔内对连续的模拟信号进行测量，将其离散化，得到一系列的样本。
量化是指将采样得到的模拟信号样本转换为对应的数字量。
1. 采样过程：通过采样器对连续的模拟信号进行采样，即在一段时间间隔内选取一系列点，记录其幅值。
采样频率越高，采样得到的样本越多，对原始信号的还原度越高。
2. 量化过程：将采样得到的模拟信号样本转换为数字量。
量化的目的是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号，通常使用二进制表示。
量化过程中，将采样得到的模拟信号样本确定为离散的幅值值，并用数字表示。
二、模数转换器的原理模数转换器将数字信号转换为模拟信号，其原理与数模转换器相反。
它将数字信号的离散样本重新合成为连续的模拟信号，恢复出原始的模拟信号。
1. 数字信号输入：模数转换器接收来自数字信号源的离散数字信号样本。
2. 重构模拟信号：根据输入的数字信号样本，模数转换器重构出原始的模拟信号。
这需要根据离散样本的幅值重新合成出连续变化的模拟信号。
三、模数转换器的应用模数转换器在许多领域都有广泛的应用，下面列举几个常见的应用领域：1. 通信系统：在通信系统中，模数转换器用于将数字信号转换为模拟信号进行传输。
它将数字信号编码为模拟信号，便于在传输过程中传递。
2. 音频处理：在音频处理系统中，模数转换器用于将数字音频信号转换为模拟音频信号，以便于放音或其他音频处理操作。
3. 图像处理：在数字图像处理领域，模数转换器用于将数字图像信号转换为模拟图像信号，以便于显示或其他图像处理操作。
4. 控制系统：模数转换器在控制系统中用于将数字控制信号转换为模拟控制信号，以便于控制各种设备或系统的运行。
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。
数电教材第章数模和模数转换
11.2.1 权电阻网络D/A转换器
2.输出电压旳计算： 输出电压为
v0 RF I RF (I3 I2 I1 I0 )
因为V－ ≈V＋＝0， 故各电流为
I3
VREF R
d3, I2
VREF 2R
d 2，I1
VREF 4R
d1, I0
VREF 8R
d0
11.2.1 权电阻网络D/A转换器
注：根据数字量旳输入输出方式能够将D/A转换器提成 并行输入和串行输入两种类型，将A/D转换器提成并行 输出和串行输出两种类型。因为D/A转换器电路旳工作 原理较A/D转换器简朴，且是A/D转换器电路旳构成部 分，故先简介D/A转换器。
11.2 D/A转换器
D/A转换器旳目旳为：
D 111101…
R R R R 图11.2.5
11.2.2 倒T形电阻网络D/A转换器
R R R R 图11.2.5
R
VREF I
总旳电流为
I VREF R
di di
1时，Ii流入i 0时，I i流入地端
i
I
I
I
I
d3
(
2
)
d
2
(
4
)
d1
(
8
)
d
0
( 16
)
11.2.2 倒T形电阻网络D/A转换器
因为 I VREF
图11.2.6为采用倒T型电阻网络旳单片集成D/A转换器 CB7520(AD7520)旳电路。
图11.2.6 其输入为10位二进制数，采用CMOS电路构成旳模拟 开关。
11.2.2 倒T形电阻网络D/A转换器
输出电压为
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。
如何设计简单的模数转换器和数模转换器电路
如何设计简单的模数转换器和数模转换器电路在电子领域中，模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）是常见的电路设备，它们可以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。
本文将介绍如何设计一种简单但有效的模数转换器和数模转换器电路。
一、模数转换器（ADC）电路设计：ADC的作用是将模拟信号转换为数字信号。
以下是一个简单的ADC电路设计方案：1. 采样电路：ADC的第一阶段是采样，即对模拟信号进行定期的采样。
可以使用开关电容电路或样保持电路来实现这一功能。
这些电路可以将输入信号保持在一个电容中，然后在固定的采样时间内读取电容电压。
2. 量化电路：采样之后，接下来需要将模拟信号量化为数字信号。
使用比较器和计数器可以实现这一过程。
比较器将采样信号与一个参考电压进行比较，并产生高低电平的输出信号。
计数器用于计算比较器输出信号的个数，并将其转换为数字表示。
3. 数字处理电路：ADC的最后一步是数字处理，即将量化后的数字信号进行处理和滤波。
这个过程可以使用微处理器或数字信号处理器（DSP）来完成。
数字处理电路可以对信号进行滤波、平滑和放大等操作，以提高最终输出结果的质量。
二、数模转换器（DAC）电路设计：DAC的作用是将数字信号转换为模拟信号。
以下是一个简单的DAC电路设计方案：1. 数字信号处理：DAC的第一步是对数字信号进行处理。
这可以通过计算机、FPGA或其他数字处理设备来完成。
在这一步中，将数字信号转换为对应的数值表示。
2. 数字到模拟转换：将处理后的数字信号转换为模拟信号的常用方法是使用数字锯齿波发生器。
数字锯齿波发生器通过逐步增加或减小电压的值来产生连续的模拟输出信号。
可以使用操作放大器和运算放大器来实现这个功能。
3. 输出放大和滤波：模拟信号产生后，可能需要通过放大器进行放大以适应实际应用场景。
此外，还可以使用滤波器来去除模拟信号中的噪声和杂散成分，以提高输出信号的质量和稳定性。
总结：通过以上简单的电路设计方案，我们可以实现基本的模数转换器和数模转换器。
数模和模数转换器
第八章 数模和模数转换器
所以电路中的电流关系如下：
第八章 数模和模数转换器
流入运放反相端的总电流在二进制数D控制下的表达式为
第八章 数模和模数转换器
输出电压
由上式可以看出，此电路完成了从数字量到模 拟量的转换。倒T形电阻网络由于其各支路电流不 随开关状态而变化，有很高的转换速度， 因此在 D/A转换器中被广泛使用。
2. ICL7106 A/D转换器 转换器 转换器
第八章 数模和模数转换器
ICL7106是双积分型CMOS工艺4位BCD码输出A/D转换器， 它包含双积分A/D转换电路、基准电压发生器、时钟脉冲产生 电路、自动极性变换、调零电路、七段译码器、LCD驱动器及 控制电路等。电路采用9 V单电源供电，CMOS差动输入， 可 直接驱动 位液晶显示器(LCD)。
3) 转换时间 转换时间 转换时间是A/D转换器完成一次从模拟量到数字 转换时间是A/D转换器完成一次从模拟量到数字 量的转换所需的时间，它反映了A/D转换器的转换速度。 量的转换所需的时间，它反映了A/D转换器的转换速度。
第八章 数模和模数转换器
8.2.2 典型的 典型的A/D转换器原理 转换器原理 1. 逐次比较型 逐次比较型A/D转换器 转换器
第八章 数模和模数转换器
在第二次积分结束时， 有 （8-3） 设CP脉冲的周期为TC，则式（7-3）可变为 即 （8-4）
（8-5）
第八章 数模和模数转换器
8.2.3 集成 集成A/D转换器及其应用 转换器及其应用 1. ADC0804 A/D转换器
图8-13 ADC0804外引线图
第八章 数模和模数转换器
1) 采样保持
第八章 数模和模数转换器
采样是在在时间上连续变化的信号中选出可供转换成数字 量的有限个点。根据采样定理，只要采样频率大于二倍的模拟 信号频谱中的最高频率， 就不会丢失模拟信号所携带的信息。 这样就把一个在时间上连续变化的模拟量变成了在时间上离散 的电信号。由于每次把采样电压转换成数字量都需要一定的时 间，因此在每次采样后必须将所采得的电压保持一段时间。 完 成这种功能的便是采样保持电路。图8-9示出了采样保持电路的 原理电路。
什么是电路中的数模转换和模数转换
什么是电路中的数模转换和模数转换电路中的数模转换和模数转换是指将数字信号和模拟信号互相转换的过程。
在现代电子设备和通信系统中，这两种转换方式起着至关重要的作用。
1. 数模转换：数模转换是将数字信号转换为模拟信号的过程。
在数字电路中，所有信息都以二进制形式表示，通过数模转换可以将数字信号转换为模拟电压、电流或其他模拟形式的信号。
常见的数模转换器是数字到模拟转换器（DAC），它将数字信号转换为模拟信号的输出。
数模转换器通常由一个数字输入和一个模拟输出组成。
数模转换器的输入可以是数字编码、数字信号或数字数据，输出信号则是连续的模拟波形。
在数模转换的过程中，数字信号经过采样和量化，然后根据一定的规则转换为相应的模拟信号。
数模转换在诸多应用中发挥着重要的作用，如音频和视频处理、通信系统中的调制解调器等。
通过数模转换，数字信号能够在模拟电路中进行处理和传输，实现数字与模拟信号之间的无缝衔接。
2. 模数转换：模数转换是将模拟信号转换为数字信号的过程。
在大部分现代电子设备中，数字信号更易于处理和存储，因此需要将模拟信号转换为数字信号以进行后续处理。
模数转换器（ADC）是常见的模数转换设备，它将模拟信号转换为离散的数字化信号。
模数转换器通常包含一个模拟输入和一个数字输出。
在模数转换的过程中，连续的模拟波形被分段采样，然后经过量化，最终转换为离散的数字信号。
适当的采样频率和精度可以确保模拟信号在数字化后能够保持较高的还原度。
模数转换在许多领域中被广泛使用，如音频和视频编码、传感器信号处理、通信系统中的调制解调器等。
通过模数转换，模拟信号可以被数字电路准确地表示和处理，实现了数字系统对模拟信号的感知和操作。
总结：数模转换和模数转换是电路中常见的信号转换方式，它们相互补充，使得数字和模拟信号能够在电子设备和通信系统中相互转换。
数模转换将数字信号转换为模拟信号，模数转换则将模拟信号转换为数字信号。
这两种转换方式的应用广泛，并在现代电子技术中扮演着重要的角色。
数模转换与模数转换器的原理与设计
数模转换与模数转换器的原理与设计数模转换和模数转换器是数字电子技术中常用的重要组件，是将模拟信号转换为数字信号或数字信号转换为模拟信号的关键设备。
在本文中，我们将介绍数模转换器（DA转换器）和模数转换器（AD转换器）的原理和设计。
一、数模转换器的原理与设计数模转换器（DA转换器）是将数字信号转换为模拟信号的设备。
它将数字信号按照一定的规则转换为模拟电压或电流输出，实现数字信号到模拟信号的转换。
数模转换器主要包括数字输入端、模拟输出端、数字控制电路和模拟输出电路。
数模转换器的原理是通过将数字输入信号通过根据控制信号的高低电平来控制开关电路的通断状态，由此来改变输出端的电压或电流。
常用的数模转换器有R-2R阻网络转换器、串行输入并行输出型转换器、并行输入串行输出型转换器等。
设计数模转换器时需要考虑以下几个要素：1. 分辨率：定义了转换器的精度，通常用比特数（Bit）来表示。
较高的分辨率意味着更精确的模拟输出。
2. 参考电压：转换器需要参考电压用于模拟输出的范围。
参考电压的选择需要根据具体应用场景来确定，通常为标准电压。
3. 输出范围：定义了模拟输出信号的最小和最大电压或电流值，用于确定模拟输出信号的幅值。
4. 更新速率：指的是数模转换器完成一次转换所需的时间，通常用赫兹（Hz）表示。
高的更新速率使得转换器能够快速响应输入信号的变化。
二、模数转换器的原理与设计模数转换器（AD转换器）是将模拟信号转换为数字信号的设备。
它将连续变化的模拟输入信号按照一定的规则转换为离散的数字输出信号。
模数转换器主要包括模拟输入端、数字输出端、模拟输入电路和数字控制电路。
模数转换器的原理是将模拟输入信号进行采样和量化，然后将量化结果转换为二进制数字输出。
常用的模数转换器有逐次逼近型转换器、积分型转换器、闪存型转换器等。
设计模数转换器时需要考虑以下几个要素：1. 采样率：采样率是指模数转换器对模拟输入信号进行采样的频率。
较高的采样率能够更准确地还原模拟输入信号。
数字模拟电路-12数模与模数转换器
信号的压缩与解压缩
利用数模和模数转换器，可以对通信信号进行压缩和解压缩，提高 传输效率和接收质量。
无线通信与卫星通信
在无线通信和卫星通信中，数模和模数转换器用于信号的转换和处理， 实现远距离通信和高质量语音、视频传输。
05 数模与模数转换器的挑战 与未来发展
串行DAC
串行DAC采用R-2R梯形网络或电荷再分配技术，通过逐位转换实 现数字到模拟的转换。其精度高，但转换速度相对较慢。
Σ-Δ DAC
Σ-Δ DAC采用过采样技术和噪声整形技术，在较低的分辨率下实现 高精度转换。其抗噪声能力强，适用于高精度应用。
DAC的性能指标
分辨率
线性度
DAC的分辨率指输出模拟电压的最小单位 变化量，通常以位数表示。分辨率越高， 输出电压变化越细腻。
ADC的工作原理
01
02
03
采样
将连续的模拟信号转换为 离散的数字信号，通过一 个适当频率的时钟信号控 制。
量化
将连续的模拟信号转换为 离散的数字信号，通过一 个适当的量化器实现。
编码
将量化后的信号转换为二 进制代码，输出数字信号。
常见的ADC类型
并行比较型ADC 逐次逼近型ADC
积分型ADC 流水线型ADC
DAC的线性度指实际输出模拟电压与理想 输出之间的偏差。线性度越高，偏差越小 ，输出信号质量越好。
转换精度
建立时间
转换精度指DAC的实际输出模拟电压与理 论输出之间的误差。误差越小，精度越高 。
建立时间指DAC从数字输入到稳定模拟输 出的时间。建立时间越短，表明DAC的响 应速度越快。
03 模数转换器（ADC）
数模转换器与模数转换器基本原理
数模转换器与模数转换器基本原理数模转换器（DAC）和模数转换器（ADC）是现代电子设备中常见的模拟信号处理电路，它们用于将数字信号转换为模拟信号或将模拟信号转换为数字信号。
本文将详细介绍数模转换器和模数转换器的基本原理。
一、数模转换器（DAC）基本原理数模转换器将数字信号转换为模拟信号，通常用于将数字数据转换为模拟信号输出，如音频、视频等。
数模转换器的基本原理如下：1. 数字信号表示：数字信号由一系列离散的数值表示，通常用二进制表示。
比如，一个八位的二进制数可以表示0-255之间的数字。
2. 数字量化：数字量化是将连续的模拟信号离散化，将其转换为一系列离散的数值。
这可以通过将模拟信号分成若干个均匀的间隔来实现。
例如，将模拟信号分为256个等间隔的量化等级。
3. 数字到模拟转换：数字到模拟转换的过程是将离散的数字信号转换为连续的模拟信号。
这可以通过使用数字信号的离散值对应的模拟信号的电压值来实现。
比如，将一个八位的二进制数转换为0-5V之间的电压。
4. 输出滤波：为了减少转换过程中的噪声和失真，通常需要对转换器的输出信号进行滤波。
滤波器可以通过消除高频噪声、平滑信号等方式来实现，以获得更好的模拟输出信号。
二、模数转换器（ADC）基本原理模数转换器将模拟信号转换为数字信号，通常用于模拟信号的数字化处理，如传感器信号采集、音频信号编码等。
模数转换器的基本原理如下：1. 模拟信号采样：模拟信号是连续变化的信号，模数转换器需要将其离散化。
采样是指周期性地测量模拟信号的幅度。
采样频率越高，采样精度越高，对原始模拟信号的还原能力越强。
2. 量化和编码：量化是将采样后的模拟信号转换为离散的数字量，包括离散幅度和离散时间。
编码是将量化后的信号用二进制表示。
常用的编码方式有二进制编码、格雷码等。
3. 数字信号处理：模数转换器的输出是数字信号，可以通过数字信号处理进行后续的处理和分析。
例如，可以对采集到的传感器数据进行滤波、数学运算等。
电路数模转换与模数转换理解模拟与数字信号的转换
电路数模转换与模数转换理解模拟与数字信号的转换在现代电子技术中，模拟信号和数字信号的转换是非常重要的。
模拟信号是连续变化的，它可以应用于音频、视频和传感器等领域。
而数字信号是离散的，能够以二进制形式表示，广泛应用于计算机和通信系统。
为了实现模拟和数字信号之间的转换，人们发展了数模转换和模数转换技术。
1. 数模转换数模转换是将数字信号转换为模拟信号的过程。
在这个过程中，将离散的数字信号转换为连续变化的模拟信号。
数模转换器（DAC）是实现这一转换的关键设备。
数模转换的基本原理是根据数字信号的大小，控制输出信号的幅度。
数模转换器内部存储有一系列的数字值，通过选择合适的数字值，即可获得所需的输出模拟信号。
数模转换器通常包括采样和保持电路、数字/模拟转换电路和滤波电路。
2. 模数转换模数转换是将模拟信号转换为数字信号的过程。
在这个过程中，将连续变化的模拟信号转换为离散的二进制数字信号。
模数转换器（ADC）是实现这一转换的关键设备。
模数转换的基本原理是通过对模拟信号进行采样和量化，再将采样和量化数据编码为二进制形式。
模数转换器通常包括滤波电路、采样电路、量化电路和编码电路。
3. 模拟与数字信号的转换应用模拟与数字信号的转换应用广泛，下面以音频和通信领域为例进行讨论。
3.1 音频领域在音频领域，模拟与数字信号的转换被广泛应用于音频播放和录制设备中。
通过ADC将声音转换为数字信号后，可以方便地进行数字处理和存储。
而通过DAC将数字信号转换为模拟信号后，可以驱动扬声器产生声音。
3.2 通信领域在通信领域，模拟与数字信号的转换被广泛应用于调制解调器和通信系统中。
调制解调器通过模数转换将模拟信号转换为数字信号用于传输，再通过数模转换将数字信号转换为模拟信号用于接收。
这种方式可以有效地提高通信系统的抗干扰性能和信息传输速率。
总结：电路中的数模转换和模数转换是实现模拟与数字信号转换的重要技术。
数模转换器和模数转换器在音频、通信等领域具有广泛的应用。
电路中的数模转换器与模数转换器
电路中的数模转换器与模数转换器电子设备在现代社会中扮演着重要的角色，而电路则是电子设备的基础。
在电路中，数模转换器和模数转换器是两种常见的组件，它们在数字信号和模拟信号之间起着桥梁的作用。
本文将就数模转换器和模数转换器进行探讨。
一、数模转换器数模转换器（DAC）是将数字信号转换为模拟信号的装置。
在电子设备中，数字信号通常是通过二进制编码来表示的，而模拟信号是连续变化的。
数模转换器的作用就是将数字信号转化为与之对应的模拟信号。
数模转换器通常由数字信号输入端、模拟信号输出端和控制端组成。
其中，数字信号输入端接收来自计算机或其他数字设备的二进制编码信号，而控制端可以进行精确的调节和控制。
通过内部的数学运算和电流输出，数模转换器能够将离散的数字信号转换为连续的模拟信号。
数模转换器在各个领域中都得到了广泛的应用。
在音频设备中，数模转换器能够将数字音频信号转换为模拟音频信号，使得人们能够用耳朵听到音乐。
在通信设备中，数模转换器则起到将数字信号转换为模拟信号的作用，使信息能够在物理媒介上传输。
二、模数转换器模数转换器（ADC）则是将模拟信号转换为数字信号的装置。
在电子设备中，模拟信号是连续变化的，而数字信号是离散的。
模数转换器的作用就是将模拟信号转化为与之对应的数字信号。
与数模转换器类似，模数转换器通常由模拟信号输入端、数字信号输出端和控制端组成。
模拟信号输入端接收来自传感器或其他模拟设备的信号，而控制端则用于对转换过程进行调节和控制。
通过内部的采样和量化处理，模数转换器能够将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
模数转换器同样在各个领域中发挥着重要作用。
在测量仪器中，模数转换器能够将模拟信号转换为数字信号，使得数据能够被处理和分析。
在自动控制系统中，模数转换器则起到将模拟输入转换为数字输入的作用，使得系统能够进行数字化的操作。
结语数模转换器和模数转换器在电子设备中起到了桥梁的作用，将数字信号和模拟信号进行转化。
数模与模数转换器介绍课件
功耗：数模转换器功耗低，模数转换器功耗高
精度：数模转换器精度高，模数转换器精度低
成本：数模转换器成本高，模数转换器换器：用于将数字信号转换为模拟信号，如音频、视频等信号处理领域。
2
模数转换器：用于将模拟信号转换为数字信号，如传感器、测量仪器等数据采集领域。
3
数模与模数转换器：用于实现信号的混合处理，如通信、控制系统等复杂信号处理领域。
数模与模数转换器介绍课件
演讲人
目录
数模转换器
01
模数转换器
02
数模与模数转换器的比较
03
数模与模数转换器的设计
04
1
数模转换器
基本原理
数模转换器是将数字信号转换为模拟信号的设备
基本原理是通过对数字信号进行采样、量化和编码，生成模拟信号
采样是将连续的时间信号离散化，量化是将离散的信号值量化为有限个离散值，编码是将量化后的信号值转换为模拟信号
4
更小体积：随着集成电路技术的进步，数模与模数转换器在减小体积方面不断取得突破，以满足便携式设备的需求。
4
数模与模数转换器的设计
设计原则
01
精度：保证转换的准确性和精度
02
速度：满足系统实时性要求
03
功耗：降低功耗，提高能源效率
04
成本：在保证性能的前提下，降低成本
设计方法
01
确定转换器的类型和参数
4
数模与模数转换器：用于实现信号的实时处理，如音频、视频等实时信号处理领域。
发展趋势
1
更高精度：随着技术的进步，数模与模数转换器的精度不断提高，以满足更高要求的应用需求。
2
更低功耗：随着节能环保理念的普及，数模与模数转换器在降低功耗方面不断取得突破，以满足便携式设备的需求。
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数字量的位数越多，相应ULSB越小，也就是其分辨能力越高。
9.1 数/模（D/A）转换器
2.线性度 通常用非线性误差的大小来表示D/A转换器的线性 度，并且将偏离理想的转换特性的偏差与满刻度输出 之比的百分率定义为非线性误差。
3.绝对精度 在D/A转换器中，将任何输入数码所对应的实际 模拟电压值与其理想电压值之差的最大值定义为绝对 精度，它描述了在整个工作区内实际的输出电压与理 想的输出电压之间的最大偏差。
1.分辨率 DAC电路所能分辨的最小输出电压增量ULSB与最大输出电压 Um之比称为分辨率，它是转换器的一个重要参数，其表示式为
例如，对于n=10位的DAC，其分辨率=
，
称分辨率为千分之一。由于分辨率的大小仅取决于输入数字量的位数，
因此，在一些手册上通常用DAC的位数n来表示，如10位分辨率等。
由上述分析可知，当输出电压的最大值一定时，D/A转换器输入
9.2 模/数（A/D）转换器
9.2.1 A/D转换类型及其特点
A/D转换器的类型有很多种，不同的场合要求各异，如数字 电压表要求测量准确，对转换速度要求不太高，而在数字通信和 数字处理系统中要求转换速度快，对转换精度的要求相对低一些 。 根据要求选用不同类型的A/D转换器。 A/D转换器按其工作原 理的不同可分为直接A/D转换器和间接A/D转换器两种。直接A/D 转换器将模拟信号直接转换为数字信号，这类A/D转换器具有较 快的转换速度，典型电路有并联比较型A/D转换器和逐次逼近型 A/D转换器。而间接A/D转换器则是先将模拟信号转换成某一中 间量（时间或频率），然后再将中间量转换为数字量输出。此类 A/D转换器的转换速度较慢，典型电路有双积分型A/D转换器和 电压频率转换型A/D转换器。
接低电平，使8位DAC寄
存器处于直通状态，输入数据经过8位输入寄存器缓冲控制后直接进
入D/A转换器。
（3）双缓冲工作方式。两个寄存器均处于受控状态，输入数据要
经过两个寄存器缓冲控制后才进入D/A转换器。这种工作方式可以用
来实现多片D/A转换器的同步输出。
9.1 数/模（D/A）转换器
9.1.3 D/A转换器的主要参数
人们将数字量转换成模拟量的电路称为数/模转换器，简称D/A转换 器或DAC（digital to analog converter）。将模拟量转换成数字量的 电路称为模/数转换器，简称A/D转换器或ADC（analog to digital converter）。D/A转换器和A/D转换器是联系数字系统和模拟系统不可 缺少的部件，通常称为二者之间的接口。图9.1是一个A/D转换器和D/A 转换器在数字系统中应用的示意图。
9.1 数/模（D/A）转换器
DAC0832引脚功能说明如下。 D0～D7：数字信号输入端。 ILE：输入寄存器允许，高电平有效。
：片选信号，低电平有效。 ：写信号1，低电平有效。
：传送控制信号，低电平有效。 ：写信号2，低电平有效。 IOUT1、IOUT2：DAC电流输出端。 Rf：集成在片内的外接运放的反馈电阻。 UREF：基准电压（-10～+10 V）。 UCC：电源电压（+5～+15 V）。 AGND：模拟地。 DGND：数字地，可与AGND接在一起使用。
Page 29
9.2 模/数（A/D）转换器
9.2.2 逐次逼近型A/D转换器
逐次逼近型A/D转换的过程与用天平称物重量的过程相似。 例如，设被称重物重量为149 g 。而把标准砝码设置为与8位二进 制数码相对应的权码值。砝码重量依次为128 g、64 g、32 g、 16 g、8 g、4 g、2 g、1 g，相当于数码的最高位为D7= =128， 直到最低位为D0= =1，称重过程如下。
9.2 模/数（A/D）转换器
9.2 模/数（A/D）转换器
2 逐次逼近型A/D转换器的工作原理
其电路工作过程如下。 (1)第一个时钟脉冲使顺序脉冲发生器的状态变为 QAQBQCQDQE=10000。由于QA=1，将高位触发器F2置1，而F1、 F0被置0。这时加到D/A转换器的代码为Q2Q1Q0=100。经三位 DAC转换后，得到UF=4Δ-Δ/2=3.5 V。则UF<UI ′，比较器输出 C=1。 (2)第二个时钟脉冲使顺序脉冲发生器的状态变为 QAQBQCQDQE=01000。由于1D2=C=1，故QB的正跳变使F2仍保 持1态，而F1被置1。故第二个时钟脉冲作用的结果为：Q2=1保留， Q1置1，寄存器输出端的代码为Q2Q1Q0=110，经DAC转换后得 到UF=4Δ+2Δ-Δ/2=5.5 V，则UF>U′ I，比较器输出C=0。
×5=4.88 mV，8 位ADC为 ×5= 19.53 mV。
故10位ADC的分辨率比8位ADC高。因此，分辨率有时也 可用A/D转换器的输出数据位数n表示。
9.2 模/数（A/D）转换器
2．转换速度 转换速度是指完成一次A/D转换所需的时间，即指从 接到转换控制信号开始，到输出端得到稳定的数字输出信号 所经过的这段时间。采用不同的转换电路，其转换速度是不 同的。并联型比逐次逼近型要快得多。一般低速ADC为130 ms，中速为50 μs左右，高速约为50 ns。 3．相对误差 用相对误差可以表示ADC转换的误差，它是指对应于 某一输出数字量情况下，理论输入值与实际输入值之差再与 电路基准电压UREF之比。常以≤±1/2LSB表示。 此外，还有其他技术指标，如功率损耗、温度系数、输入模 拟电压范围以及输出数字信号的逻辑电平等，可参阅有关手 册。
9.1 数/模（D/A）转换器
9.1.1 R—2R型电阻网络D/A转换器
9.1 数/模（D/A）转换器
由于理想运算放大器的虚地特性，故置于运算放大器的反相 输入端的电子开关Sk在任何位置时，与电子开关相连的电阻2R 都被连接到地。这样，从2R电阻流过的电流就与开关的位置无关， 为一恒定值。由上述分析，很容易求出R 2R电阻网络的输入电 阻为R，则从基准电压源UREF输出的总电流是固定的，其大小为
9.2 模/数（A/D）转换器
2 逐次逼近型A/D转换器的工作原理
(3)第三个时钟脉冲使顺序脉冲发生器的状态变为 QAQBQCQDQE=00100。由于1D1=C=0，故QC的正跳变使F1置0， 同时使F0置1。此时，寄存器输出端的代码Q2Q1Q0=101，经DAC 转换后得到UF=5Δ-Δ/2=4.5 V，则UF<UI′，比较器输出C=1。 (4)第四个时钟脉冲使顺序脉冲发生器的状态变为 QAQBQCQDQE=00010。由于1D0=C=1，故QD的正跳变使F0仍保 留1态，寄存器的状态为Q2Q1Q0=101。
第9章 数/模与模/数转换器
前言
随着科学技术的飞速发展，数字电子计算机在工业、科技、国防等 领域已获得普遍应用。在这些领域中，大量出现的模拟量，如流量、温 度、压力、速度等都是随时间而连续变化的量。工程上常将这些模拟量 通过传感器变换成相应的电量，但它仍然是模拟量。为了能用数字系统 处理并控制这些模拟信号，首先需将这些模拟量转换成数字量，然后送 数字系统进行处理。数字系统处理后的数字量，往往还需将它转换成模 拟量，以便实现对模拟系统的自动控制。
(5)第五个时钟脉冲使顺序脉冲发生器的状态变为 QAQBQCQDQE=00001。寄存器的状态不变。QE=1，与门G0、G1、 G2被选通，即可读取A/D转换器输出的数字量D2D1D0=101。
9.2 模/数（A/D）转换器
由上述分析，图9.2.1逐次逼近型A/D转换器的工作过程可简 单地用表9.2.1来表示。
输出电流和各支路电流的关系为
因为IO1=-IF，故D/A转换器的输出模拟电压UO为
9.1 数/模（D/A）转换器
即R—2R电阻网络D/A转换器的输出模拟电压UO与输入的 数字量成正比。
一般取Rf=R，则式(6.1.1)可写成如下形式。
9.1 数/模（D/A）转换器
9.1.2 集成D/A转换器
集成D/A转换器芯片的型号繁多，现以集成D/A转换器0832为 例进行介绍。
9.2 模/数（A/D）转换器
9.2.3 集成A/D转换器
9.2 模/数（A/D）转换器
9.2 模/数（A/D）转换器
9.2 模/数（A/D）转换器
9.2.4 A/D转换器的主要参数
1．分辨率 ADC的分辨率又称分解度。其输出二进制数位数越多， 转换精度越高，即分辨率越高。故可用分辨率表示转换精度。 常以LSB所对应的电压值表示。例如，对于10位ADC，当输 入的模拟电压满量程为5 V时，LSB所对应的输入电压为 1
前言
考虑到D/A转换器比A/D转换器简单，而且在某些A/D转换器中， 采用D/A转换器作为反馈部件，因此，本章先讨论D/A转换器，然后再 叙述A/D转换器。学习的重点是D/A转换器和A/D转换器的转换原理、 集成D/A转换器和A/D转换器的性能指标参数及其应用，难点是双积分 型A/D转换器的原理分析。
9.3
1．DAC0832应用实例
应用实例
9.3
2．ADC0809应用实例
应用实例
9.3
应用实例
本章小结
（1）为了能够用数字系统（如数字电子计算机）处理模 拟信号并实现生产过程的自动控制，首先就要把有关的模拟信 号转换为数字信号，计算机才能够接受并处理，这就是A/D转 换器要完成的任务；经处理后的数字信号还必须再转换成模拟 信号，才能对生产过程进行自动控制，这就是D/A转换器承担 的任务。可见，A/D转换器和D/A转换器在计算机的应用中起 着重要作用，它是计算机与外界联系的桥梁，也称为接口。
9.1 数/模（D/A）转换器
4.建立时间 建立时间是一个重要的动态指标，对于一个理想的 D/A转换器，当输入数码从一个二进制数转变为另一个 二进制数时，模拟输出量应立即从原来的输出值跳变到 与新的数码值相对应的输出值。但是实际上D/A转换器 内的电容、电感和开关电路均存在时间延迟，即经过一 段时间才能使新的模拟量稳定下来，这段时间就是D/A 转换器的建立时间，它反映了D/A转换器的转换速度。 在选用D/A转换器时，除了考虑以上介绍的主要技 术指标外，还应了解D/A转换器的电源电压、输出方式、 输出电压满刻度值及逻辑电平等参数。