第8章数模和模数转换器
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第8章 AD和DA转换模块设计
#include<intrins.h> unsigned int a,b; sbit di=P3^7; sbit clock=P3^6; sbit cs=P3^5;
//移位函数头文件 //定义变量 //定义串行输入口 //定义时钟位 //定义片选位
/******************************************/ /* 延时子程序 */ /******************************************/ void delay(unsigned int z) { unsigned int x,y; for(x=z;x>0;x--) for(y=114;y>0;y--); } void _nop_(); //空操作 较短延时 /******************************************/ /* 主程序 */ /******************************************/ void main()
注：Vref+为加到 TLC1543 REF+端的电压，Vref-是加到 REF-端的电压
同时，串口也从DATAOUT端接收前一次转换的结果。它以MSD前导方式 DATAOUT输出，但MSB出现在DATAOUT端的时刻取决于串行接口时序。 TLC1543可以用6种基本串行接口时序方式，这些方式取决于I/0 CLOCK 的速度与CS的工作，如表8-2所示。
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Vcc EOC I/O CLOCK ADDRESS DATA OUT __ CS REF+ REFA10 A9
模拟输入通道(数模、模数转换)
VIN
－
比较器
＋
计
数
器
时钟 控制逻辑
T2’
t
T1
T2
T2 =
T1 VREF
VIN
D=
N VREF
VIN
.
8.2.2 ADC0809芯片及其与单片机的接口
主要性能为： 分辨率为８位； 单+5V供电，模拟输入电压范围为0～＋5V； ８路模拟输入； 可锁存三态输出，输出与TTL电平兼容； 时钟频率范围：典型值为时钟频率640KHz，转换时间约为 100μS。
.
8.3.1 开关量输入接口
一、独立键盘与单片机的接口
+5V
P0.0
80C51
P0.7 P1.0
≥1
RD
74LS244
1Y1 1A1 1Y2 1A2 1Y3 1A3 1Y4 1A4 2Y1 2A1 2Y2 2A2 2Y3 2A3 2Y4 2A4
1G
2G
.
读扳键开关状态程序段：
CLR P1.0
；准备选通和读入开关状态
.
二、DAC0832与80C51单片机的接口
１、单缓冲工作方式
适用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。
P2.7
80C51
P0 WR VSS
DAC0832
+5V
CS
VCC
ILE
XFER
Rfb
D0
IOUT1
-
VO
D7
IOUT2
+
WR1
WR2 DGND AGND
VREF
-5V
.
.
四、固态继电器输出接口
固态继电器（SSR）是近年发展起来的一种新型电子继电 器，其输入控制电流小，用TTL、HTL、COMS等集成电 路或加简单的辅助电路就可直接驱动，具有无机械噪声、 无抖动和回跳、开关速度快、体积小、重量轻、寿命长、 工作可靠等特点，并且耐冲力、抗潮湿、抗腐蚀，因此在 微机测控等领域中。
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。
数模和模数转换器的应用
的内容在DAC 寄存器中锁存。
• (3) 进入DAC 寄存器的数据送入D/ A 转换器转换成模拟信号, 且随时 可读取。DAC0832 在不同信号组合的控制下可实现三种工作方式: 双缓冲器型、单缓冲器型和直通型, 如图8-6 所示。
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8. 2 数/ 模转换器(DAC)
• ①双缓冲器方式, 如图8-6 (a) 所示: 首先, 给
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8. 3 模/ 数转换器(ADC)
• 1. 取样和保持 • 取样(又称抽样或采样) 是将时间上连续变化的模拟信号转换为时间上
离散的模拟信号, 即转换为一系列等间隔的脉冲。其过程如图8-7 信 号, UO 为取样后输出信号。 • 取样电路实质上是一个受控开关。在取样脉冲CP 有效期τ 内, 取样开 关接通, 使UO =UI; 在其他时间(Ts -τ) 内, 输出UO =0。因此, 每经过一 个取样周期, 在输出端便得到输入信号的一个取样值。 • 为了不失真地用取样后的输出信号UO 来表示输入模拟信号UI, 取样频 率f s 必须满足fs≥2fmax (此式为取样定理)。其中, fmax 为输入信号UI 的 上限频率(即最高次谐波分量的频率)。
• 倒T 型电阻网络DAC 的组成框图如图8-2 所示, 数据锁存器用来暂时 存放输入的数字量, 这些数字量控制模拟电子开关, 将参考电压源UREF 按位切换到电阻译码网络中变成加权电流, 然后经运放求和输出相应 的模拟电压, 完成D/ A 转换过程。
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8. 2 数/ 模转换器(DAC)
输入寄存器直接存入DAC 寄存器中并进行转换。这种工作方式称为
单缓冲方式, 即通过控制一个寄存器的锁存, 达到使两个寄存器同时选
通及锁存。
第8章模数及数模转换
D0
…
D/A 转换器
V(或I)
8.2 D/A转换器
❖ 8.2.1 权电阻网络D/A转换器
❖ 图是4位权电阻网络D/A转换器的原理图，由模拟电子开关阵列、权电阻网络、
运算放大器和基准参考电压源组成。
D3
D2
D1
D0
VREF
数字寄存器
Ｓ3
Ｓ2
Ｓ1
Ｓ0
RF
R
2R
4R
8R
—
V
＋
8.2 D/A转换器
❖ (1)数码寄存器：在锁存指令控制下，将输入数字量D3～D0存入寄存器中，使得 在一次完整的转换过程中输入的数字量保持稳定。
8.3 A/D转换器
❖ 8.3.1 A/D转换的基本原理
❖ A/D转换的功能就是将模拟信号转换为对应的数字信号。通常要求这种转换是线 性的，使得每次转换产生的若干位数字量可以真实地反映当前模拟量的大小。
采样
保持
量化
编码
Vi
S
Vs
Vo
C
S (t) ( a)
8.3 A/D转换器
❖ 通常采样和保持是由采样保持电路来实现的，
❖ 当第三个CP脉冲到达后，节拍脉冲CP2的下降沿使JK触发器FF1的输出Q1为0， FF0被直接置为l，Q2Q1Q0=D2D1D0=101，3位D/A转换器输出的比较电压为 VR=5V，此时因Vi>VR，故比较器输出仍为CO =l，各JK触发器的J=1，K=0。
8.2 D/A转换器
❖ 8.2.3 权电流型D/A转换器
❖ 上述两种D/C转换器都是利用电子开关将基准电压接到电阻网络中去，由于电子 开关存在导通电阻和导通压降，而且其值也各不相同，不可避免会引起转换误差； 而权电流型D/A转换器是将一系列的电流源通过控制开关引导到负载上，可以很 好地克服上述两种D/C转换器存在的缺陷。
数模和模数转换
通过模数转换，将模拟信号转换为数字信号， 实现过程控制和反馈控制。
自动控制系统
通过模数转换，实现模拟信号与数字信号之 间的转换，构建自动控制系统。
05
数模和模数转换的挑战与未 来发展
精度和分辨率的提高
总结词
随着技术的发展，对数模和模数转换 的精度和分辨率的要求越来越高。
详细描述
为了满足高精度和分辨率的需求，需 要采用先进的工艺、算法和校准技术， 以提高转换器的性能。这涉及到对噪 声抑制、非线性校正等方面的深入研 究和技术创新。
重要性
实现数字信号和模拟信号之间的相互转换，使得数字系统和模拟系统能够进行有效 的信息交互。
在信号处理中，数模和模数转换是实现信号滤波、放大、调制解调等操作的基础。
在通信中，数模和模数转换是实现信号传输、编解码、调制解调等操作的关键环节。
历史背景
早期的数模和模数转换器主要依 赖于机械和电子元件，精度和稳
于长距离传输和低功耗应用。
Σ-Δ DAC
03
Σ-Δ DAC采用过采样和噪声整形技术，具有高分辨率和低噪声
的特点，适用于音频和其他高精度应用。
DAC的应用
音频处理
DAC可将数字音频信号转换为模拟音频信号，用 于音频播放和处理。
仪器仪表
DAC可用于将数字信号转换为模拟信号，实现各 种物理量的测量和输出。
测量仪器
ADC在测量仪器中应用广泛，如电压表、电 流表、温度计等。
控制系统
ADC在控制系统中用于实时监测和调节系统 参数，如工业控制、汽车电子等。
音频处理
ADC在音频处理中用于将模拟音频信号转换 为数字信号，便于存储、传输和处理。
04
数模和模数转换的应用场景
音频处理
自动控制系统
通过模数转换，实现模拟信号与数字信号之 间的转换，构建自动控制系统。
05
数模和模数转换的挑战与未 来发展
精度和分辨率的提高
总结词
随着技术的发展，对数模和模数转换 的精度和分辨率的要求越来越高。
详细描述
为了满足高精度和分辨率的需求，需 要采用先进的工艺、算法和校准技术， 以提高转换器的性能。这涉及到对噪 声抑制、非线性校正等方面的深入研 究和技术创新。
重要性
实现数字信号和模拟信号之间的相互转换，使得数字系统和模拟系统能够进行有效 的信息交互。
在信号处理中，数模和模数转换是实现信号滤波、放大、调制解调等操作的基础。
在通信中，数模和模数转换是实现信号传输、编解码、调制解调等操作的关键环节。
历史背景
早期的数模和模数转换器主要依 赖于机械和电子元件，精度和稳
于长距离传输和低功耗应用。
Σ-Δ DAC
03
Σ-Δ DAC采用过采样和噪声整形技术，具有高分辨率和低噪声
的特点，适用于音频和其他高精度应用。
DAC的应用
音频处理
DAC可将数字音频信号转换为模拟音频信号，用 于音频播放和处理。
仪器仪表
DAC可用于将数字信号转换为模拟信号，实现各 种物理量的测量和输出。
测量仪器
ADC在测量仪器中应用广泛，如电压表、电 流表、温度计等。
控制系统
ADC在控制系统中用于实时监测和调节系统 参数，如工业控制、汽车电子等。
音频处理
ADC在音频处理中用于将模拟音频信号转换 为数字信号，便于存储、传输和处理。
04
数模和模数转换的应用场景
音频处理
第8章数模转换器与模数转换器
S0 S1 S2 S3
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。
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。
第八章数模和模数转换
n 1
R
D0 D1
2V REF 2 R 2V REF 2 R
i n n
(D0 2 )
0
V REF 2
n2
R
( D1 2 )
1
2V REF 2 R
n
(Di 2 )
I I 0 I 1 ... I n 1 2 V REF 2 R 2 V REF 2 R 2 V REF 2 R
模拟 电平 二进制 代码 代表的 模拟电平 模拟 电平 二进制 代码 代表的 模拟电平
1V
7/8
6/8 5/8 4/8 3/8
111
7= 7/ 8
6 = 6/8 5 = 5/8 4 = 4/0
1V 13/15 11/15 9/15 7/15 5/15
111 7 =14/15
二、转换速度 (一)建立时间 ts ts 为在大信号工作下（输入由全 0 变为全 1，或由 全 1 变为全 0）, 输出 电压达到某一规定值所需时间 。 不包含 UREF 和运放的单片 DAC 最短 ts < 0.1 s；包含 UREF 和运放的单片 DAC 最短 t s < 1.5 s。 (二)转换速率 SR 用大信号工作状态下模拟电压的变化率表示 完成一次转 上升时间 换所需时间 TTR = ts + tr （tf） 下降时间
I1
→I
－ ＋
A
模拟输出 VO
（2）工作原理
当输入数字D0=1时 I 0 当输入数字D1=1时 I 1 当输入数字Di=1时 I i
· · ·
Sn-1 VREF
Rn-1=20R
→In-1
V REF R0 V REF R1 V REF Ri
R
D0 D1
2V REF 2 R 2V REF 2 R
i n n
(D0 2 )
0
V REF 2
n2
R
( D1 2 )
1
2V REF 2 R
n
(Di 2 )
I I 0 I 1 ... I n 1 2 V REF 2 R 2 V REF 2 R 2 V REF 2 R
模拟 电平 二进制 代码 代表的 模拟电平 模拟 电平 二进制 代码 代表的 模拟电平
1V
7/8
6/8 5/8 4/8 3/8
111
7= 7/ 8
6 = 6/8 5 = 5/8 4 = 4/0
1V 13/15 11/15 9/15 7/15 5/15
111 7 =14/15
二、转换速度 (一)建立时间 ts ts 为在大信号工作下（输入由全 0 变为全 1，或由 全 1 变为全 0）, 输出 电压达到某一规定值所需时间 。 不包含 UREF 和运放的单片 DAC 最短 ts < 0.1 s；包含 UREF 和运放的单片 DAC 最短 t s < 1.5 s。 (二)转换速率 SR 用大信号工作状态下模拟电压的变化率表示 完成一次转 上升时间 换所需时间 TTR = ts + tr （tf） 下降时间
I1
→I
－ ＋
A
模拟输出 VO
（2）工作原理
当输入数字D0=1时 I 0 当输入数字D1=1时 I 1 当输入数字Di=1时 I i
· · ·
Sn-1 VREF
Rn-1=20R
→In-1
V REF R0 V REF R1 V REF Ri
医学电子学基础数模(DA)与模数(AD)转换
10-3 逐次比较型ADC原理框图
第三节 A/D转换器
① CP信号将寄存器最高位置1；
② ③
经uOD送A入C转A与换u为I比模较拟：电若压uuOO>；uI
，将寄存器最高位置
0，次高位置1，若uO < uI ，将这一位的1保留，次高
位置1；
DAC
④ 逐次DA转换、比
较到最低位为止。
寄存器的逻辑状 态就是对应于输 入模拟电压的输 出数字量。
整数倍表示。 编码：把量化的结果用二进制代码表示。
u1(t)
O
t
(a)模拟输入信号
S (t )
O ( b′)采样信号
t
S(t)
O (b)采样输出信号
t
uO(t)
O （c）采样保持信号
t于信输号入是否模会拟丢信号频谱 中最高频率的失两原倍信时号的，信采息样呢信号可以 不失真地恢复为原模？拟信号。 fS ≥ 2 fimax
可见，输出数字量 D 正比于输入模拟量 uI 。 2.转换过程：为了将模拟量转换成数字量,A/D 转换器要经过采样、保持、量化及编码4个过程。
输入模拟量
uI(t)
SC
uI(t)
采样保持电路
量化 编码
电路
…
输出数字量
Dn-1 DD10
采样：把时间连续变化的信号变换为时间离散的信号。 保持：保持采样信号，使有充分时间转换为数字信号。 量化：把采样保持电路的输出信号用单位量化电压的
无论开关接反相端还是接地，各支路电流不变。
且 I UR
R
由图可得
iΣ
I 2
d
3
I 4
d
2
I 8
d1
I 16
计算机数模和模数转换接口技术
25
逐次逼近式A/D转换
如：实现模拟电压4.80V相当于数字量123（01111011B）的A／ D转换. 具体过程如下： 当出现启动脉冲 时，逐次逼近寄存器清“0”；
数字 输出量 111 110 101 100 011 010 001 000
输入 -0.5~0.5v 0.5~1.5v 1.5~2.5v
输出 000 001 010 110 111
、、、
5.5~6.5v
1v 2v 3v 4v 5v 6v 7v
6.5~7.5v
模拟输入量
8
ADC的性能指标
3.转换时间和转换速率
22
四、逐次逼近A/D转换原理
4种常用的A/D转换方法 计数器式 逐次逼近式 微机系统中应用较多 双积分式 并行式
23
逐次逼近式A/D转换
• •
逐次逼近式A/D转换是用得最多的一种方法。
组成：
D/A转换器、比较器、控制逻辑，逐次逼近寄存器.
•
工作过程： 从最高位开始通过试探值逐次进行测试，
15
ADC0809逻辑结构
ADDC 0 0 0 0 1 1 1 1 ADDB 0 0 1 1 0 0 1 1 ADDA 0 1 0 1 0 1 0 1 通道 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7
ADDA、ADDB、ADDC： 3个地址输入线 ALE：地址锁存允许信号
16
ADC0809逻辑结构
START： ADC启动控制信号输入端， EOC: End Of Conversion 要求正脉冲信号。 脉冲的上升沿使所有内 在START之后变低，A/D转 部寄存器清0，下降沿启 换结束后变高。可用来申 请中断。 动A/D转换
逐次逼近式A/D转换
如：实现模拟电压4.80V相当于数字量123（01111011B）的A／ D转换. 具体过程如下： 当出现启动脉冲 时，逐次逼近寄存器清“0”；
数字 输出量 111 110 101 100 011 010 001 000
输入 -0.5~0.5v 0.5~1.5v 1.5~2.5v
输出 000 001 010 110 111
、、、
5.5~6.5v
1v 2v 3v 4v 5v 6v 7v
6.5~7.5v
模拟输入量
8
ADC的性能指标
3.转换时间和转换速率
22
四、逐次逼近A/D转换原理
4种常用的A/D转换方法 计数器式 逐次逼近式 微机系统中应用较多 双积分式 并行式
23
逐次逼近式A/D转换
• •
逐次逼近式A/D转换是用得最多的一种方法。
组成：
D/A转换器、比较器、控制逻辑，逐次逼近寄存器.
•
工作过程： 从最高位开始通过试探值逐次进行测试，
15
ADC0809逻辑结构
ADDC 0 0 0 0 1 1 1 1 ADDB 0 0 1 1 0 0 1 1 ADDA 0 1 0 1 0 1 0 1 通道 IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7
ADDA、ADDB、ADDC： 3个地址输入线 ALE：地址锁存允许信号
16
ADC0809逻辑结构
START： ADC启动控制信号输入端， EOC: End Of Conversion 要求正脉冲信号。 脉冲的上升沿使所有内 在START之后变低，A/D转 部寄存器清0，下降沿启 换结束后变高。可用来申 请中断。 动A/D转换
第8章 数模和模数转换习题解答
思考题与习题8-1 选择题1）一输入为十位二进制（n=10）的倒T 型电阻网络DAC 电路中，基准电压REF V 提供电流为 b 。
A. R V 10REF 2B. RV 10REF 22⨯ C. R V REF D. R V i )2(REF ∑ 2）权电阻网络DAC 电路最小输出电压是 b 。
A. LSB 21VB. LSB VC. MSB VD. MSB 21V 3）在D/A 转换电路中，输出模拟电压数值与输入的数字量之间 a 关系。
A.成正比B. 成反比C. 无4）ADC 的量化单位为S ，用舍尾取整法对采样值量化，则其量化误差m ax ε= b 。
A.0.5 SB. 1 SC. 1.5 SD. 2 S5）在D/A 转换电路中，当输入全部为“0”时，输出电压等于 b 。
A.电源电压B. 0C. 基准电压6）在D/A 转换电路中，数字量的位数越多，分辨输出最小电压的能力 c 。
A.越稳定B. 越弱C. 越强7）在A/D 转换电路中，输出数字量与输入的模拟电压之间 a 关系。
A.成正比B. 成反比C. 无8）集成ADC0809可以锁存 8 模拟信号。
A.4路B. 8路C. 10路D. 16路5）双积分型ADC 的缺点是 a 。
A.转换速度较慢B. 转换时间不固定C. 对元件稳定性要求较高D. 电路较复杂8-2 填空题1）理想的DAC 转换特性应是使输出模拟量与输入数字量成__正比__。
转换精度是指DAC 输出的实际值和理论值__之差_。
2）将模拟量转换为数字量，采用 __A/D__ 转换器，将数字量转换为模拟量，采用__D/A_____ 转换器。
3）A/D 转换器的转换过程，可分为采样、保持及 量化 和 编码 4个步骤。
4）A/D 转换电路的量化单位位S ，用四舍五入法对采样值量化，则其m ax ε= 0.5s 。
5）在D/A 转换器的分辨率越高，分辨 最小输出模拟量 的能力越强；A/D 转换器的分辨率越高，分辨 最小输入模拟量 的能力越强。
数模转换和模数转换原理
了从数字量到模拟量的转换。
8.2 数模转换器
当Dn=Dn-1…D0=0时，uO=0
2n 1 当Dn=Dn-1…D0=11…1时， uO 2n U REF 。
因而uO的变化范围是
0
~
2n 2n
1 U REF
权电阻网络D/A转换器的特点 ①优点：结构简单，电阻元件数较少； ②缺点：阻值相差较大，制造工艺复杂。
U REF 2n-1 R
n-1
di 2i
i0
虚断 运算放大器输出电压为
uO
RF I
RF
U REF 2n1 R
n1
di 2i
i0
令 RF=R/2 ，则
uO
U REF 2n
n1
di 2i
i0
U REF 2n
Dn
即：输出的模拟电压uO正比于输入的数字量Dn，从而实现
8.3 模数转换器
一、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
8.3 模数转换器
1.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。
WR1：输入数据选通信号，低电平有效。（
上升沿锁存）
XFER：数据传送选通信号，低电平有效。 WR2：数据传送选通信号，低电平有效。（
上升沿锁存）
IOUT1：DAC输出电流1。当DAC锁存器中为全1时，IOUT1最大（满 量程输出）；为全0时，IOUT1为0。
8.2 数模转换器
当Dn=Dn-1…D0=0时，uO=0
2n 1 当Dn=Dn-1…D0=11…1时， uO 2n U REF 。
因而uO的变化范围是
0
~
2n 2n
1 U REF
权电阻网络D/A转换器的特点 ①优点：结构简单，电阻元件数较少； ②缺点：阻值相差较大，制造工艺复杂。
U REF 2n-1 R
n-1
di 2i
i0
虚断 运算放大器输出电压为
uO
RF I
RF
U REF 2n1 R
n1
di 2i
i0
令 RF=R/2 ，则
uO
U REF 2n
n1
di 2i
i0
U REF 2n
Dn
即：输出的模拟电压uO正比于输入的数字量Dn，从而实现
8.3 模数转换器
一、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
8.3 模数转换器
1.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。
WR1：输入数据选通信号，低电平有效。（
上升沿锁存）
XFER：数据传送选通信号，低电平有效。 WR2：数据传送选通信号，低电平有效。（
上升沿锁存）
IOUT1：DAC输出电流1。当DAC锁存器中为全1时，IOUT1最大（满 量程输出）；为全0时，IOUT1为0。
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。
内工大微机原理 第八章 数模和模数转换器1
A/D转换器 8-3 A/D转换器
一、A/D转换器的功能 转换器的功能 将模拟量（电压或电流） 将模拟量（电压或电流）转换为与该数值成正 比的数字量输出 。 二、A/D转换器的类型 A/D转换器的类型 计数型 逐次逼近型 双积分型
1、计数型A/D转换器的转换原理 计数型A/D转换器的转换原理 A/D
0809转换时间大约为100µs，可在启动0809后，延时等 待100µs，此时可确定A/D已转换结束，直接采集数据。
如：设0809端口地址为98H，将通道7（IN7）的模拟 0809端口地址为98H，将通道7 IN7） 端口地址为98H 量转换为数字量送存AL。 量转换为数字量送存AL。 AL MOV OUT CALL IN AL， AL，0000 0111B 98H， 98H，AL D150µ D150µs AL， AL，98H ；选择IN7 选择IN7 ；启动A/D转换器 启动A/D转换器 A/D ；延时150 µs 延时150 ；采集数据
2、逐次逼近型A/D转换器的转换原理 逐次逼近型A/D转换器的转换原理 A/D
输出数字量1000 0000
逐次逼近型A/D转换器的 逐次逼近型A/D转换器的 A/D 转换原理与计数型基本相 同，但转换速度快。 但转换速度快。
N
模拟输入>D/A转换值？
Y
输出数字量0100 0000 输出数字量1100 0000
输入数字量
8-2 DAC0832
一、DAC0832的结构及主要管脚
说明： 1、当ILE、CS、WR1有效时,输入寄存器的输出随输入而变。 输入寄存器的输出随输入而变。 输入寄存器的输出随输入而变 DAC寄存器的输出随输入而变。 2、当XFER、WR2有效时,DAC寄存器的输出随输入而变。 DAC寄存器的输出随输入而变 任一控制信号无效时，数据则被锁存 锁存。 锁存 3、0832D/A转换器为电流输出型（数字量 需要外接运算放大器将电流转换为电压。 4、0832采用双缓冲器(锁存器)结构,提供三种工作方式。 三种工作方式。 三种工作方式 ①无缓方式 ②单缓方式 ③双缓方式 电流），
数字电子技术课件 第8章_数模和模数转换器
2.转换速度
（1）建立时间tset 在输入数字量各位由全0变为全
1，或由全1变为全0，输出电压达到 某一规定值（例如最小值取LSB或 满度值的0.01%）所需要的时间
（2）转换速率SR
D/A转换器建立时间
在大信号工作时，即输入数字量的各位由全0变为全1，或由 全1变为0时，输出电压的变化率。这个参数与运算放大器的 压摆率类似。
IOUT2 +
VREF
D0
D1
D2
D3 D4
AD7520
D5 Ⅱ
D6
D7
D8
D9
RF
IOUT1 –
IOUT2 +
uO1 uO2
Q0 Q9
CP
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8
10 位可逆计数器 加/减
计数脉冲
加减控制 电路
v0
VREF 2n
•
Rf R
n1
[ (Di
i0
• 2i )]
v01
VREF 210
•
9 i0
Di
•
2i
9
2
Di
•
2i
v02
VREF
i0
210
8.3 A/D转换器
8.3.1 A/D转换的一般过程 8.3.2 并行比较型A/D转换器 8.3.3 逐次逼近型A/D转换器 8.3.4 双积分型A/D转换器 8.3.5 A/D转换器的主要参数
8.3 A/D转换器
根据虚断有: v / R I
I
OUT 1
V
O
REF
vI
/
R u
vO (D0 20
D1 21
...D9 29 )
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。
第八单元ADDA转换-概述
（2）转换速度——可用转换时间表示,指从转换控制信号 到来开始，到输出端得到稳定的数字信号所经过的时间。
并行比较A/D转换器转换速度最高；逐次比较型A/D转 换器次之；间接A/D转换器的速度最慢。
3．A/D转换器的分类、特点及应用
可分成并行比较型、逐次逼近型和积分型 A/D转换器的分类、特点及应用
本单元学习指导
把模拟信号转换成数字信号的电路称为模/数（A/D） 转换。它的主要指标有：分辨率和转换时间。模/数转 换器的转换步骤是：采样、保持、量化、编码。在采 样时，采样频率fS和输入信号最大频率fimax之间的关系 是：fS≥2fimax。模/数转换器主要有并行比较型、逐次逼 近型和双积分型。
分类
特点
应用
并行比较型 逐次逼近型
积分型
速度最快，但设备成本 数字通信技术和高速数 较高，精度也不易做高 据采集技术
工作速度中等，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
中高速数据采集系统、 在线自动检测系统、动 态测控系统
数字仪表（数字万用表、 高精度电压表）和低速 数据采集系统
(3)串 行模 数转 换器
ADC 0832 的应 用
本单元学习指导
把数字信号转换成模拟信号的电路称为数/模（D/A） 转换。它的主要指标有：分辨率、转换精度和转换时 间。
数/模转换器有电阻网络和一位D/A转换器。电阻网 络D/A转换器是把输入数据量转换成与之相对应十进 制大小成正比的电压或电流输出。一位D/A转换器则 把是输入数据量的大小转换成脉宽的宽窄，然后通过 低通滤波器取出与脉宽成正比的平均直流成分，得到 模拟信号。
DAC0832带有两个输入数据缓冲寄存器，是一种单 电源（+5~+15V）的CMOS型器件。其参考电压VREF 可在-9V~+9V范围内选择，转换速度约为1μs。
并行比较A/D转换器转换速度最高；逐次比较型A/D转 换器次之；间接A/D转换器的速度最慢。
3．A/D转换器的分类、特点及应用
可分成并行比较型、逐次逼近型和积分型 A/D转换器的分类、特点及应用
本单元学习指导
把模拟信号转换成数字信号的电路称为模/数（A/D） 转换。它的主要指标有：分辨率和转换时间。模/数转 换器的转换步骤是：采样、保持、量化、编码。在采 样时，采样频率fS和输入信号最大频率fimax之间的关系 是：fS≥2fimax。模/数转换器主要有并行比较型、逐次逼 近型和双积分型。
分类
特点
应用
并行比较型 逐次逼近型
积分型
速度最快，但设备成本 数字通信技术和高速数 较高，精度也不易做高 据采集技术
工作速度中等，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
中高速数据采集系统、 在线自动检测系统、动 态测控系统
数字仪表（数字万用表、 高精度电压表）和低速 数据采集系统
(3)串 行模 数转 换器
ADC 0832 的应 用
本单元学习指导
把数字信号转换成模拟信号的电路称为数/模（D/A） 转换。它的主要指标有：分辨率、转换精度和转换时 间。
数/模转换器有电阻网络和一位D/A转换器。电阻网 络D/A转换器是把输入数据量转换成与之相对应十进 制大小成正比的电压或电流输出。一位D/A转换器则 把是输入数据量的大小转换成脉宽的宽窄，然后通过 低通滤波器取出与脉宽成正比的平均直流成分，得到 模拟信号。
DAC0832带有两个输入数据缓冲寄存器，是一种单 电源（+5~+15V）的CMOS型器件。其参考电压VREF 可在-9V~+9V范围内选择，转换速度约为1μs。
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是8位A/D，有20个管脚， 三态锁存输出，数据可采 用总线结构，转换时间约 为100μs。
片选 读出，为1 时三态门 处于高阻 态，为0时 接通外部 总线。
写入，为0时进入 启动状态，变为1 时转换开始，转换 结束又变为0。
输入为正时，负输入端接地，否则反之。
ADC0809也是8位CMOS逐次渐近型A/D， 主要用于微机数据采集系统。
8.3.1 采样-保持
采样频率越高，输出脉冲的包络线就越接近输入 的模拟信号。 采样定理：采样频率高于输入信号最高频率的2倍 以上。
采样-保持器
VL高电平时T导通，保持电容CH两 端的电位差即为输出电压，处于采 样期； VL为低电平时T截止，CH无放电回 路，输出保持在采样结束前的输入 值。
国产单片集成采样保持器5G582的结构示意图和引脚图
集成D/A转换器 5G7520及其应 用电路举例
1、输入全为0时，调运放 调零电位器使输出为0；2、 输入全为1时，调R1使输出 为预定满量程输出；3、R2 用以调节输出电压值（满 量程下降）。
由5G7520构成数控电流源
8.3 A/D转换器
• 用于将模拟信号转换成相应的数字量，是 模拟系统到数字系统的接口电路。 • 转换需要时间，故要求转换期间输入的模 拟量保持不变；须进行模拟信号的离散处 理，即采样和保持。 • 把保持的模拟量转换成数字量的过程称为 量化过程；把量化的结果进行编码得到输 出的数字信号。 • 分两步完成。
VREF R
VREF 1 I 2 I REF 4 4R VREF 1 I 0 I REF 16 16R
+VREF
IREF
A I' 3 2R S3 I3 R
B
I' 2 I2
C R 2R S1
D I' 1 I1 R 2R S0 I' 0 I0 2R iF － i + uo RF
2R S2
VREF RF uo RF iF RF i 4 (d3 23 d 2 22 d1 21 d 0 20 ) 2 R
误差分析
• 1、因参考电压的偏离引起的误差 • 2、实际运放的偏离引起的误差 • 3、模拟开关的导通压降引起的误差 • 4、电阻阻值的偏差引起的误差
2．倒 T 型电阻网络 D/A 转换器
+VREF IREF A I' 3 2R S3 I3 R 2R S2 B I' 2 I2 C R 2R S1 D I' 1 I1 R 2R S0 I' 0 I0 2R iF － i + d3 d2 d1 d0 uo RF
①分别从虚线A、B、C、D处向右看的二端网络等效电阻都是R。 ②不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还是接 到地，也就是不论输入数字信号是 1还是0，各支路的电流不变。
VREF I0 8R
VREF I1 4R
VREF I2 2R
VREF I3 R
+VREF
IREF R S3
I3
2R S2
I2
4R S1
I1
8R S0
I0 iF i － +
设RF=R/2
RF
uo
d3
d2
d1
d0
i I 0 d 0 I1d1 I 2 d 2 I 3d 3 VREF VREF VREF VREF d0 d1 d2 d3 8R 4R 2R R VREF 3 (d 3 23 d 2 2 2 d1 21 d 0 20 ) 2 R R VREF uo RF iF i 4 (d 3 23 d 2 2 2 d1 21 d 0 20 ) 2 2
从参考电压端输入的电流为： I REF
VREF R
+VREF
IREF
A I' 3 2R S3 I3 R
B
I' 2 I2
C R 2R S1
D I' 1 I1 R 2R S0 I' 0 I0 2R iF － i + uo RF
2R S2
d3
d2
d1
d0
I REF
VREF 1 I 3 I REF 2 2R VREF 1 I 1 I REF 8 8R
d0 输入 d1
…
dn －1
D/A
uo 或 io 输出
uo Ku (dn 1 2n 1 dn 2 2n 2 d1 21 d0 20 )
uo (V)
转 换 特 性
7 6 5 4 3 2 1 0
D
000 001 010 011 100 101 110 111
耕种自己田地的，必得饱食； 追随虚浮的，足受穷乏。
箴言28:19
8.1 概述
能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简称 A/D转换器或ADC；能将数字量转换为模拟量的电路称为 数模转换器，简称 D/A 转换器或 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。
逐次渐近型A/D的特点
• n位逐次渐近型A/D完成一次转换需进 行n次比较，经n+2个时钟脉冲，即转 换一次所需时间固定，为(n+2)Tcp，属 于中速A/D。 • 由于转换所需时间不随输入的改变，可 采用定时查询的方式读取转换结果。 • 电路简单，成本较低。
属于逐次渐近型转换方式的集成A/D 有：ADC0801、ADC0809、AD571、 AD5770等。
1 1 0.001 10 2 1 1023
（2）转换精度 D/A转换器的转换精度是指输出模拟电压的实际值与理想值 之差，即最大静态转换误差。 （3）输出建立时间 从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值时所需要 的时间，称为输出建立时间。
D/A转换器的主要参数含义
• 1、分辨率：所能产生的最小电压变化量与满刻度输 出电压之比。位数越高，分辨能力就越强，分辨率 的值越低（小）。 • 2、转换精度（绝对精度）：实际输出的模拟电压与 理论输出模拟电压间的最大误差。与元件参数的精 度、工作温度、运放的温度漂移及转换位数有关。 通常要求小于最小电压变化量的一半。 • 3、转换时间：衡量转换速度。 • 4*、线性度：又称为非线性误差，是偏离理想的输 入-输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分率。
一种简化的CMOS开关型D/A转换器
CMOS开关电路的组成及工作原理
2．D/A 转换器的主要技术指标
（1）分辨率 分辨率用输入二进制数的有效位数表示。在分辨率为 n位的 D/A 转换器中，输出电压能区分 2n 个不同的输入二进制代码状 态，能给出2n个不同等级的输出模拟电压。 分辨率也可以用 D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压 的比值来表示。10位D/A转换器的分辨率为：
工作原理
特点：是所有 A/D中速度最快 的一种，但电路 复杂、成本高、 价格贵，一般分 辨率较低。 分辨率的提高
8.3.3 逐次渐近型A/D转换器
3位逐次渐近型A/D
最低位为1，其余均为0时 对应的模拟量的一半，目 的是减小量化误差。 转换开始前 使Q5为1， 其余为0。 第一个CP 作用后Q1 为1，其余 为0。然后 逐位比较。
ADC0809的典型接线
8.3.4 双积分型A/D
转换时间长（工作速度最低），电路简单， 精度高，抗干扰能力强。
8.3.5 A/D转换器的主要参数
• 分辨率：输出数字最低位发生变化时 对应输入模拟信号的变化量。 • 相对精度：实际输出数字量与理论输 出数字量之间的最大差值。常用最低 有效位的倍数表示，如(1/2)LSB。 • 转换速度
d3
0 d 0 I 1 d1 I 2 d 2 I 3 d 3 VREF 1 1 1 1 ( d 0 d1 d 2 d 3 ) 16 8 4 2 R VREF 4 ( d 3 2 3 d 2 2 2 d 1 21 d 0 2 0 ) 2 R
8.2.2 D/A转换器的构成
1．二进制权电阻网络 D/A 转换器
+VREF IREF R S3 I3 2R S2 I2 4R S1 I1 8R S0 i － + d3 d2 d1 d0 uo I0 iF RF
不论模拟开关接到运算放大器的反相输入端（虚地）还是接到地， 也就是不论输入数字信号是1还是0，各支路的电流不变的。
D/A转换器的转换特性，是指其输出模拟量和输入数字量之 间的转换关系。图示是输入为3位二进制数时的D/A转换器的 转换特性。理想的 D/A转换器的转换特性，应是输出模拟量 与输入数字量成正比。如果输入为n位二进制数dn-1dn-2…d1d0， 则输出模拟电压为：
uo Ku (dn 1 2n 1 dn 2 2n 2 d1 21 d0 20 )
数 字 控 制 计 算 机
DAC
多 路 开 关 多 路 开 关
功率放大
执行机构
加热炉
…
功率放大 信号放大
…
执行机构 温度传感器
…
加热炉
ADC
…
信号放大
…
温度传感器
8.2.1 D/A转换器的基本原理
1．D/A 转换器的基本原理和转换特性
基 本 原 理 将输入的每一位二进制代码按其权的大小转换 成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相 加，所得的总模拟量就与数字量成正比，这样 便实现了从数字量到模拟量的转换。
逻辑控制输入为差动方式： -6～+0.8V时为采样状态， +2～(+Vcc-3V)时为保持 状态。
两个模拟量输入端
5G582 应用举例
将输入和输出 运放构成一个 电压跟随器 输入高电平 （3.5V）时为保 持状态；输入低 电平（0V）时 为采样状态。 用以对输入运放的 失调进行调节。