第九章DA和AD转换器(2012)

合集下载

ad转换器和da转换器

• 单片机测控系统中的ADC和DAC
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

实训 DA AD转换

（4）DAC0832功能测试 DAC0832功能测试
改变输入脉冲CP的频率，观察输出波形的频率变化；改变输入脉冲的频率，观察输出波形的频率变化；改变数模转换器的频率 DAC0832第8脚VREF的大小，观察输出波形的幅值变化情况。的大小，第脚的大小观察输出波形的幅值变化情况。
● 实训总结与分析
通过实训九可以看出，芯片DAC0832能够将输入的二进制数通过实训九可以看出，芯片能够将输入的二进制数字转换为对应的电压量而显示出来，也就是说，字转换为对应的电压量而显示出来，也就是说，通过上述电路完成了数字量和模拟量之间的转换。成了数字量和模拟量之间的转换。
对以上实训，可作以下分析：对以上实训，可作以下分析：构成了一个8位二进制计数器（1）两片）两片74LS161构成了一个位二进制计数器，随着计数脉冲的增加，计数构成了一个位二进制计数器，随着计数脉冲的增加，器的输出状态也从00000000～11111111变化，计数满（111111111）时，又从变化，器的输出状态也从～变化计数满（） 00000000开始。通过前面章节的学习，可以知道，计数输出的每一位应为计数开始。开始通过前面章节的学习，可以知道，脉冲CP的分频（为～位脉冲的2n+1分频（n为0～7位）。将计数器输出的八位二进制信息转换为模拟电压。（2）DAC0832将计数器输出的八位二进制信息转换为模拟电压。DAC0832是）将计数器输出的八位二进制信息转换为模拟电压是一个双缓冲的D/A转换器，在本实训中它的两个缓冲器都接成直通状态（参见转换器，一个双缓冲的转换器在本实训中它的两个缓冲器都接成直通状态（ 9.4节）。当计数器全为“1”时，输出电压 O=Umax，下一个计数脉冲，计数器当计数器全为“ 时输出电压u 下一个计数脉冲，节）。当计数器全为全为“ ，输出电压u 变化，全为“0”，输出电压 O=0。显然，计数器输出从。显然，计数器输出从00000000～11111111变化，数～变化模转换器就有2 个递增的模拟电压输出，模转换器就有 8=256个递增的模拟电压输出，用示波器观察输出波形就是一条个递增的模拟电压输出的锯齿波。图9.2的锯齿波。的锯齿波（3）输出锯齿波的频率 O和计数脉冲频率 CP的关系为 O=fCP/256。因为每）输出锯齿波的频率f 和计数脉冲频率f 的关系为f 。因为每256 个脉冲，计数器输出从00000000～11111111变化一次，输出模拟电压就从到变化一次，个脉冲，计数器输出从～变化一次输出模拟电压就从0到 Umax 变化一次，所以二者具有上述关系。变化一次，所以二者具有上述关系。

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

AD转换基本知识

图9.8 四位逐次比较型ADC转换时序波形
4. D/A转换基本原理和类型
1) D/A转换的基本原理 D/A转换器（DAC）就是一种将离散的数字量转换为连续变化的模拟量的电路。
D0～Dn-1为输入的n位二进制数字量
uO为输出模拟量 VREF为实现转换所需的参考电压（又称基准电压）。
图9.11 数模转换的示意图
11 VREF /14< uI <13 VREF /14
13 VREF /14< uI < VREF /14
0
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
0
1
对于n位输出二进制码，并行ADC就需要2n-1个比较器。并行ADC适用于速度要求很高，而输出位数较少的场合。
（2）逐次比较型ADC
图9.7 四位逐次比较型ADC原理框图
3. A/D转换器的类型
◆模数转换电路分为：直接比较型和间接比较型
◆直接比较型：就是将输入模拟信号直接与标准的参考电压比较，从而得到数字量。属于这种类型常见的有并行 ADC 和逐次比较型ADC。
◆间接比较型：输入模拟量不是直接与参考电压比较，而是将二者变为中间的某种物理量再进行比较，然后将比较所得的结果进行数字编码。
▲.直接ADC
（1）并行ADC
表9.1 三位并行ADC转换真值表
输入模拟信号 0<uI<VREF/14 VREF /14< uI <3 VREF /14 3 VREF /14< uI <5 VREF /14 5 VREF /14< uI <7 VREF /14 7 VREF /14< uI <9 VREF /14 9 VREF /14< uI <11 VREF /14 C7 0 0 0 0 0 0 C6 0 0 0 0 0 0 比较器输出 C5 C4 C3 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 0 1 1 1 C2 0 0 1 1 1 1 C1 D 2 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 数字输出 D1 D0 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 0 1

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。

课后习题答案第9章_AD转换和DA转换

第9章 A/D转换与D/A转换9-1 一个8位D/A转换器的分辨率为多少？解答：n位D/A转换器的分辨率为，因此8位D/A转换器的分辨率为。

9-2 图9-27所示电路为3位T形电阻D/A转换器。

（1）试分析其工作原理，求出v O的表达式；（2）如果已知n=8位的D/A转换器中，V REF=-10V，R f=3R，输入D=11010100时，输出电压v O=？（3）如果R f=2R，对应（2）中的输出电压v O又是多少？解答：（1）S3、S2、S1、S0为模拟开关，分别受输入代码d3、d2、d1、d0的状态控制，也就是说输入代码的高低电平状态可控制流入集成运放A反相输入端的电流，也就控制了输出电压的大小。

从而使得输出电压与输入的数字代码成比例关系。

输出电压表达式为：（2）如果已知n=8位的D/A转换器中，V REF=-10V，R f=3R，输入D=11010100时，同理可推出n=8位的D/A转换器的输出电压，即。

（3）如果R f=2R，对应（2）中的输出电压为。

9-3 在图9-8所示的倒T形电阻D/A转换器5G7520的应用电路中，若n=10，V REF=-10V，R f=R，输入D=0110111001时，输出电压v O=？解答：输出电压为9-4 一个8位D/A转换器的最小输出电压增量V LSB为0.02V，当输入代码为01001101时，输出电压v O为多少？解答：输出电压为9-5 不经过采样、保持可以直接进行A/D转换吗？为什么？在采样保持电路，选择保持电容C h时，应考虑哪些因素？解答：A/D转换时，由于输入的模拟信号在时间上是连续的，而输出的数字信号是离散的，因此A/D转换一般要经过采样、保持、量化及编码4个过程。

采样就是把连续变化的模拟信号在一段时间内的信号用选定的瞬间点对应的值来表示，此值经量化/编码，便得到其对应的数字代码；采样的值是瞬时的，在下一个采样时刻到来之前这个值必须保持，否则对其操作的控制器来说则读不到转换器的输出值。

第9章 AD转换和DA转换

第9章 A/D转换与D/A转换
19
例9-1：下图中反馈电阻Rf=100k。试计算当输入从全0变为全1时电压放大倍数的变化范围是多少？
输出电压
vO
iIRf
mVREF 210
D
所以
vO

10vI 210
D
当输入从全0变为全1时放大倍数的变化范围为
则可得
Av

vO vI

0
10
0
1
当di输入端为高电平时，V1 P3、VN4组成的反相器输出高电平，VP4、VN5组成的反相器输出低电平，从而使得VN1截止，VN2导通，电流流入IOUT2。
当di为低电平时，电流流入IOUT1 。
第9章 A/D转换与D/A转换
10
3. 集成运算放大器
集成运放的逻辑符号、简化的集成运放低频等效电路及其电压传输特性
8
2. 模拟开关
模拟开关又称为模拟电子开关。在D/A转换器中使用的模拟开关受输入数字信号
的控制。模拟开关分为CMOS型和双极型两类。 CMOS型模拟开关转换速度较低，转换时间较
长，但其功耗低。
第9章 A/D转换与D/A转换
9
5G7520D/A转换器采用的CMOS型模拟开关
1
拟信号，送回物理系统，对系统物理量进行调节和控制。
第9章 A/D转换与D/A转换
4
基本概念
模/数转换（ADC ）：模拟信号到数字信号的转换模/数转换器（ADC）：完成模/数转换功能的电路数/模转换（DAC）：数字信号到模拟信号的转换数/模转换器（DAC）：完成数/模转换功能的电路
23

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。

第9章DA转换器和AD转换器-

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
17
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。
(D)10 100
故输出数字量D＝01100100。
27
22
2．常用A/D转换器的工作特点转换速度最高的是：并联比较型ADC；转换速度最低的是：双积分型ADC；转换精度最高的是：双积分型ADC；转换精度最低的是：并联比较型ADC；转换速度和转换精度均较高的是：逐次比较型ADC
23
9.3.3 A/D转换器的主要技术参数
1．分辨率 A/D转换器的分辨率用输出二进制数的位数n表示，
18
采样和保持操作示意图如下：
19
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；
13

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。

AD及DA转换器

第9章A/D及D/A转换器教学重点：0832工作原理及应用，0809与系统连接及工作原理并能进行编程教学难点：0832及0809工作原理教学时数：6学时教学内容：A/D转换器的工作原理及性能指标，C0832D/A转换器（结构、工作方式及应用），D/A转换器的工作原理及性能简介，C0809A/D转换器（结构及与系统的连接），570 A/D转换器（结构和工作方式简介）教学方式：课堂讲授教学要求：（1）掌握A/D及D/A转换器的工作原理。

（2）重点掌握0832及0809与系统的连接。

（3）掌握0832及0809的编程应用。

A/D(模/数)及D/A(数/模)转换技术广泛应用于计算机控制系统及数字测量仪表中。

将模拟量信号转换成数字量的器件称为模/数转换器(简称A/D转换器)，而将数字量信号转换成模拟量信号的器件称为数/模转换器(简称D/A转换器)。

9.1 D/A转换器工作原理D/A转换器从工作原理上可分为并行D/A转换器及串行D/A转换器两种。

并行D/A转换器的转换速度快，但电路复杂。

随着微电子技术的发展，并行D/A转换器集成电路目前已大量生产，广为采用。

并行D/A转换器的位数与输入数码的位数相同，对应输入数码的每一位都设有信号输入端，用以控制相应的模拟切换开关，把基准电压Un接到电阻网络上。

并行D/A转换器的原理如图9.1所示。

图9.1电阻网络将基准电压转变为相应的电流或电压，在运算放大器的输入端进行总加。

放大器的输出则反映了输入数码的大小。

如输入数码xp=a12-1+a22-2+…+ai2-i+…+an2-n，则：Uo=UNxp=UN(a12-1+a22-2+…+an2-n)=UN∑ai2-i(9-1)其中，ai是1还是0，取决于输入数码第i位是逻辑1还是逻辑0。

如果ai=1，基准电压UN通过模拟切换开关加到电阻网络上；如果a1=0，模拟切换开关断开，基准电压UN 不能加到电阻网络上。

并行D/A转换器的转换速度很快，只要输入端加入数码信号，输出端立即有相应的模拟电压输出。

2019-2020年数字电路课件-第9章-ADDA转换.ppt

d3
Q FF3 SR
四位D/A转换器
d2 Q
FF2 SR
d1 Q
FF1 SR
d0 Q
FF0 SR
控制逻辑门
≥1
≥1
≥1
&
&
&
&
Q4
Q3
Q2
Q1
Q0
CP 时钟脉冲
五位顺序脉冲发生器
&
d3
&
d2
&
d1
&
d0
E
4. D/A转换基本原理和类型
1) D/A转换的基本原理
D/A转换器（DAC）就是一种将离散的数字量转换为连续变化的模拟量的电路。
输入 000 001 010 011 100 101 110 111 uO/V 0 1.25 2.5 3.75 5 6.25 7.5 8.75
2) 常用集成ADC简介 — ADC 0809
ADC0809是一个8位8通道的AD转换器。
C BA
000 001 010 011 100 101 110 111
IIII3210
I4 I5 I6
ADDAI7 ADDB ADDC START
ALE OE
+-UURREEFF
ADC0809
2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8
EOC
表示转换结束。
CLK
• OE信号（高电平允许输出）有效，允许 CLK：时钟信号，可由单片机ALE信号分输出转换结果。频得到。
上课认真听讲，下课按时完成作业。
第九章 A/D、D/A转换
图9.3 典型的数字控制系统
01 01 01 01

第9章 DA和AD转换总结

第八章D/A和A/D转换基本内容：D/A转换和A/D转换的基础知识，D/A转换芯片0832和A/D转换芯片0809的应用。

基本要求：了解D/A转换的基础知识；掌握0832和0809的结构及使用重点内容：D/A转换和A/D转换的工作原理难点内容：0832和0809的工作方式。

在自动化领域中，常常通过微型计算机对客观事物的变化信息进行采集、处理、分析和实时控制。

客观事物变化的信息有温度、速度、压力、流量、电流、电压等一些连续变化的物理量。

而计算机只能处理离散的数字量，那么这些模拟信号如何变化才能被计算机接收并可进行处理的数字量呢？计算机输出的是数字量，但大多数被控设备不能直接接收数字信号，所以还需将计算机输出的数字信号转化成为模拟信号，去控制或驱动被控设备，那么这些数字信号又是如何变化成模拟信号的呢？对一个控制系统要从以下三方面考虑问题。

图1 一个包含A/D和D/A转换环节的控制系统1. 传感器温度、速度、流量、压力等非电信号，称为物理量。

要把这些物理量转换成电量，才能进行模拟量对数字量的转换，这种把物理量转换成电量的器件称为传感器。

目前有温度、压力、位移、速度、流量等多种传感器。

2. A/D转换器(Analog to Digital Converter, ADC)把连续变化的电信号转换为数字信号的器件称为模数转换器，即A/D转换器。

3. D/A转换器(Digital to Analog Converter, DAC)把经过计算机分析处理的数字信号转换成模拟信号，去控制执行机构的器件，称为数模转换器，即D/A转换器。

可见，D/A转换是A/D转换的逆过程。

这两个互逆的转换过程以及传感器构成一个闭合控制系统，如图1所示。

第一节数模转换一、D/A转换器的工作原理D/A转换器是指将数字量转换成模拟量的电路。

数字量输入的位数有8位、12位和16位等，输出的模拟量有电流和电压两种。

D/A转换器工作原理D/A转换器用于将数字量转换成模拟量。

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
添加标题
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。

第九章 AD、DA转换

A/D转换器（ADC）是一种将输入的模拟量转换为数字量的转换器。 A/D转换器（ADC）是一种将输入的模拟量转换为数字量的转换器。要实转换器现将连续变化的模拟量变为离散的数字量，通常要经过四个步骤：现将连续变化的模拟量变为离散的数字量，通常要经过四个步骤：
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。

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

15
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和DA转换器

A/D 和D/A 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 变换器简称为ADC 和D/A 变换器简称为DAC 是数字系统和模拟系统的接口电路。

第一节基本概念一、D/A 变换D/A 变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-1…D 1D 0）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）变换网络变换网络一般有权电阻变换网络、R-2RT 型电阻变换网络和权电流变换网络等几种。

ⅰ、权电阻变换网络权电阻变换网络如图8-1所示，每一个电子开关S i 所接的电阻R i 等于2n-1-i R （i=0～n-1），即与二进制数的位权相似，R 0=2n-1R ，R n-1=R 。

对应二进制位D i =1时，电子开关S i 合上，R i 上流过的电流 I i =V REF /R i 。

令V REF /2n-1R=I REF ，则有 I i =2i I REF ，即R i 上流过对应二进位权倍的基准电流，R i 称为权电阻。

权电阻网络中的电阻从R 到2n-1R 成倍增大，位数越多阻值越大，很难保证精度。

图8-1 权电阻D/A 变换器ⅱ、R-2R 电阻变换网络R-2R 电阻网络中串联臂上的电阻为R ，並联臂上的电阻为2R ，如图8-2所示。

从每个並联臂2R 电阻往后看，电阻都为2R ，所以流过每个与电子开关S i 相连的2R 电阻的电流I i 是前级电流I i+1的一半。

因此， I i =2i I 0=2i I REF /2n ，即与二进制i 位权成正比。