AD、DA转换器详解
AD和DA转换
AD和DA转换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…DD)n-110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。
?、权电阻变换网络n-1-i 权电阻变换网络如图8-1所示，每一个电子开关S所接的电阻R等于2R(i=0,n-1)，iin-1即与二进制数的位权相似，R=2R，R=R。
对应二进制位D=1时，电子开关S合上，0n-1iiR上流过的电流 iI=V/R。
iREFin-1令V/2R=I，则有 REFREFi I=2I， iREF即R上流过对应二进位权倍的基准电流，R称为权电阻。
iin-1 权电阻网络中的电阻从R到2R成倍增大，位数越多阻值越大，很难保证精度。
Rf? - … … v I- O n1 + IiI 0+ RRRR R--2 n1 ni 1 0S -S S S -2n1S i0n1V REFDDDD D --n1 n2 I 1 0图8-1 权电阻D/A变换器?、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相连的2R 电阻的电流Iii是前级电流I的一半。
《AD及DA转换》课件
一、AD及DA转换简介1.1 AD转换概述模拟信号与数字信号的概念模拟信号转换为数字信号的意义1.2 DA转换概述数字信号转换为模拟信号的意义DA转换的基本原理1.3 AD及DA转换的应用领域电子秤工业控制音频处理二、AD转换器（模数转换器）2.1 AD转换器的工作原理采样保持量化和编码2.2 AD转换器的类型逐次逼近型（SAR）双积分型流水线型2.3 AD转换器的主要性能指标分辨率和量化误差转换时间和转换速率动态范围和线性范围三、DA转换器（数模转换器）3.1 DA转换器的工作原理数字到模拟的转换过程D/A转换器的类型及特点3.2 DA转换器的主要性能指标分辨率转换误差转换速度3.3 DA转换器的应用实例音频DAC视频DAC通信系统中的DA转换应用四、AD及DA转换器的选择与评估4.1 AD及DA转换器的选择依据精度要求转换速度要求成本和功耗考虑4.2 AD及DA转换器的评估方法测试转换特性分析转换误差对比不同转换器的性能4.3 AD及DA转换器的应用案例分析模拟信号采集与数字处理数字信号调节与模拟输出五、AD及DA转换技术的未来发展5.1 高速AD及DA转换技术亚微米和深亚微米工艺并行处理技术5.2 高精度AD及DA转换技术低噪声和低功耗设计温度补偿技术5.3 集成AD及DA转换技术片上系统（SoC）混合信号集成技术5.4 新型AD及DA转换技术展望生物医学信号处理领域无线通信和物联网应用领域六、模拟信号的采样与保持6.1 采样定理奈奎斯特采样定理采样频率的选择6.2 采样保持电路采样保持电路的工作原理采样保持电路的设计要点七、模拟信号的量化与编码7.1 量化过程量化的概念与过程量化误差7.2 编码方法二进制编码格雷码编码八、逐次逼近型AD转换器（SAR ADC）8.1 SAR ADC的工作原理转换过程解析转换速率与功耗8.2 SAR ADC的设计要点模拟开关的选择基准电压源的设计九、双积分型AD转换器9.1 双积分型ADC的工作原理转换过程解析转换时间与精度9.2 双积分型ADC的应用场景电流传感器压力传感器十、流水线型AD转换器10.1 流水线型ADC的工作原理转换过程解析转换速率与功耗10.2 流水线型ADC的设计要点级间匹配与补偿模拟开关的选择十一、DA转换器（数模转换器）的类型及原理11.1 权电阻网络DA转换器工作原理分辨率和线性度11.2 电压反馈型DA转换器工作原理特点和应用11.3 电流反馈型DA转换器工作原理特点和应用十二、DA转换器的性能指标及评估12.1 分辨率数字位数的含义分辨率与精度的关系12.2 转换误差静态误差动态误差12.3 转换速度转换时间更新速率十三、DA转换器的应用实例13.1 音频DAC音频信号的数字到模拟转换音频DAC芯片的选择13.2 视频DAC视频信号的数字到模拟转换视频DAC芯片的选择十四、AD及DA转换器的接口技术14.1 模拟接口差分信号传输阻抗匹配14.2 数字接口SPI接口I2C接口USB接口十五、AD及DA转换器的实际应用问题与解决方案15.1 噪声问题模拟噪声的来源数字噪声的来源降噪技术15.2 匹配问题内部组件匹配外部组件匹配匹配技术15.3 温度补偿温度对AD及DA转换器的影响温度补偿技术重点和难点解析本文主要介绍了AD及DA转换的相关概念、原理、性能指标、应用实例以及接口技术，重点内容包括：1. AD及DA转换的基本原理：理解模拟信号与数字信号的转换过程，掌握AD 及DA转换的意义和应用领域。
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。
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。
第七章 AD 与 DA转换器
中北大学电子信息工程系
第七章 A/D 与 D/A转换器(A/D and D/A converter)
数 字 电 子 技 术
输入数字量位数越多，分辨率越高。所以，在实 际应用中，常用字量的位数表示D/A转换器的分辨率。 此外，也可用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电 压之比来表示分辨率，N位D/A转换器的分辨率可表示 为 1/（2n-1）。 例如，n=10的D/A转换器的分辨率为 1/1023=0.000987 若Um=5V，则ULSB=5* 0.000987 =5mV。 分辨率还可以直接用输入数字量的位数来表示。
依次类推，这种方法产生的最大量化误差为 /2。
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第七章 A/D 与 D/A转换器(A/D and D/A converter)
数 字 电 子 技 术 A/D转换器
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第七章 A/D 与 D/A转换器(A/D and D/A converter)
数 字 电 子 技 术
2.转换速度 （1）建立时间（tset ）——当输入的数字量发生 变化时，输出电压变化到相应稳定电压值所需时 间。最短可达0.1μS。 （2）转换速率（SR）——在大信号工作状态下 模拟电压的变化率。 3. 温度系数——在输入不变的情况下，输出模 拟电压随温度变化产生的变化量。一般用满刻 度输出条件下温度每升高1℃，输出电压变化的 百分数作为温度系数。
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第七章 A/D 与 D/A转换器(A/D and D/A converter)
2.集成D/A转换器
数 字 电 子 技 术 以国产5G7520为例，n=10。采用倒T型电阻译码网 络和CMOS模拟电子开关。反馈电阻RF=10K已集成在片 内，求和运算放大器A，基准电源（-10V—+10V）及模 拟开关的电源（+5V—+15V）均需外接。
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。
AD_DA原理及主要技术指标
AD_DA原理及主要技术指标AD（模数转换器）与DA（数模转换器）是数字信号处理中常用的模拟转换器。
AD将模拟信号转换为数字信号，而DA则将数字信号转换为模拟信号。
两者在数字系统与模拟系统之间起着重要的桥梁作用。
本文将介绍AD_DA的原理及主要技术指标。
AD原理：AD原理基于采样定理，即将连续时间的模拟信号转换为离散时间的数字信号。
在AD转换过程中，首先通过取样器获取模拟信号的离散样点，然后由量化器将取样点量化为离散的数字信号。
主要技术指标：1.量化精度：量化精度决定了AD转换器的分辨率，以位数表示，常见的有8位、10位、12位、16位等。
位数越大，分辨率越高，对信号的重建越精准。
2.采样率：采样率指的是AD转换器每秒采样的次数，常用单位为Hz。
采样率要满足采样频率大于信号频率两倍以上的采样定理，否则会产生混叠效应。
3.带宽：AD转换器的带宽是指转换器能够正确采样和重建信号的频率范围。
带宽越大，能够处理的信号频率范围越宽。
4.功耗：功耗是指AD转换器在工作过程中消耗的电能。
低功耗的AD转换器具有节能环保的特点。
5.采样保持电路：采样保持电路对模拟信号进行采样并保持，以确保量化器能够准确对信号进行量化，有利于提高AD转换器的性能。
DA原理：DA原理是将数字信号转换为模拟信号的过程。
在DA转换过程中，首先通过数值控制器获得数字信号，然后由DA转换器将数字信号转换为模拟信号输出。
主要技术指标：1.分辨率：分辨率是指DA转换器的数字输入可以表示的最小幅度变化。
分辨率越高，输出模拟信号的精度越高。
2.采样率：采样率指的是DA转换器每秒从数字输入读取的次数，常用单位为Hz。
采样率决定了DA转换器能够输出多少个模拟信号样本。
3.输出精度：输出精度指的是DA转换器输出模拟信号与所期望模拟信号之间的偏差。
输出精度越高，输出模拟信号的准确性越高。
4.失真度：失真度是指DA转换器输出的模拟信号与原始模拟信号之间的差异。
数电-第七章DA转换器和AD转换器
二、R-2R 网络型D/A转换器
IREF 2/ RIREF R
R
R
UREF
2/ IR2EFR
2R
2R
2R
2R 2R
Sn-1
Sn-2
Si
S1
S0
Rf
1
01
01
01
01
0
虚i 地
uO
Dn-1
Dn-2
Di
D1
D0
对地电
阻为2R
IRE值Fi，U 从R与RE而I权F2 R 克电n服阻E u o 了n i网F 0 权1 络 D 电相ii阻比R f 2网 ，i, 络R-U 阻2R2 R 值电nR 多阻R E D i、f网 n F i阻 络 0 (1 值0 中D ,差i只1 2 别)有i,大R、的2缺RD i点两 。( 种0 阻,1 )
第一节 D/A和A/D转换的基本原理
四、 A/D转换的基本原理
A/D转换的过程，是一个将模拟信号变换为数字信号 的编码过程。 数字D永远不能精确地表
若模拟参示一被个考测最量物小为体 砝R质 码，m量m则minx的输，精而出度只数去能字逼以量D和输入模拟量A之 间的关系为近D。≈ A/R
R（UREF）
0 FF4 Q4
1103/14UREF＜uI ≤ 5/14UREF
R8
uI
01 011假是0 定在0 被(01/转70)U换0 R的EF时模的拟0 1值输0。
110001101乎1是0 参由同uuuuIIII考(（(模0于时电11例在间(化//最拟压117各的：/4)的误(1U其初电1)4个，U入变表求当/R值差)1中和压ERU4电化模输比所FE和不)R1，6最从F3UE压。拟出。段4较以(会U FR另末01R E，取输u的因间到/DD超01F7E 器并外I）21，触的器在)F 因入3数此隔UU过u位两为的行(R发同组0IR此u字，为3 E(～E二段由I/1F工比1器步。的F1，5量输整/最U414进间7U 组寄数)4作较最。R入个个R U多)制E隔E成存字RFU大D过型F 相范E，数R输F量E之程差A围代F出。/内几D。
AD、DA转换器详解
DA 转换器----数字信号转换成模拟信号，注意模拟地和数字地要分开，采用单端共地的方式权电阻型DAC ：模拟开关S i 受信号D i 控制，当D i =1时，开关左拨，当D i =0时，开关右拨。
假设求和放大器为理想放大器 那么根据“虚短、虚断”的概念I =I 0d 0+I 1d 1+I 2d 2+I 3d 3 I=V REF 23R d 0+V REF 22R d 1+V REF 2R d 2+V REFR d 3=V REF 23R(d 3⋅23+d 2⋅22+d 1⋅21+d 0⋅20)U =−I ∙R f归纳后优点：简单缺点：电阻值相差较大，难以保证精度，且大电阻 不易集成权电阻网络型 倒梯形电阻网络 权电流型 权电容型 开关树型倒T型电阻网络DAC (原则上还是权电阻网络，但所用电阻系列少)开关置于电阻网络和运放之间，开关无论是在实地还是虚地，支路上的电流始终保持不变，这样就无需电流建立时间，也不会产生尖脉冲。
从节点D开始分析，D左侧的两条支路并联等效电阻为R，依次类推节点A两条支路电阻分别为2R，并联等效电阻为R，I=V RR ，I3=I3′=V R2R，，，类推：I∑=I3∙d3+I2∙d2+I1∙d1+I0∙d0=V R2R d3+V R4Rd2+V R8Rd1+V R16Rd0=V R16R(23∙d3+22∙d2+21∙d1+20∙d0)权电流型DACDAC主要技术指标分辨率（理论精度）：12n−1转换误差（实际精度）：失调误差、增益误差、非线性误差绝对值之和失调误差失调误差(或称零点误差)定义为数字输入全为0码时，其模拟输出值与理想输出值之偏差值。
对于单极性D/A转换，模拟输出的理想值为零伏点。
对于双极性D/A转换，理想值为负域满量程。
偏差值的大小一般用LSB的份数或用偏差值相对满量程的百分数来表示。
增益误差D/A转换器的输入与输出传递特性曲线的斜率称为D/A转换增益或标度系数，实际转换的增益与理想增益之间的偏差称为增益误差(或称标度误差)。
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。
第八章AD和DA转换器
VREF (dn-1 2 n-1 d n-2 2 n-22nd 121 d °20)U 0V REF(d n 1d n 22nd 1 21 d 0 20)10数模和模数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 转换器简称为 ADC 和D/A 转换器简称为 DAC 是数字系统和 模拟系统的接口电路。
一、D/A 转换器D/A 转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-i …D i D o )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、倒T 型电阻网络D/A 转换器倒T 型电阻解码D/A 转换器是目前使用最为广泛的一种形式，其电路结构如图10.1.1 所示。
当输入数字信号的任何一位是“ 1”时，对应开关便将 2R 电阻接到运放反相输入端， 而当其为“ 0”时，则将电阻2R 接地。
由图7.2可知，按照虚短、虚断的近似计算方法，求 和放大器反相输入端的电位为虚地，所以无论开关合到那一边，都相当于接到了“地”电位 上。
在图示开关状态下，从最左侧将电阻折算到最右侧，先是 2R//2R 并联，电阻值为 R , 再和R 串联，又是2R , 一直折算到最右侧，电阻仍为 R ,则可写出电流I 的表达式为IV REFR只要V REF 选定，电流I 为常数。
流过每个支路的电流从右向左，分别为「、~2、「3、…。
21 22 23当输入的数字信号为“ 1”时，电流流向运放的反相输入端，当输入的数字信号为“ 0”时， 电流流向地，可写出I 的表达式12d n 1：d n 2在求和放大器的反馈电阻等于R 的条件下，输出模拟电压为U o RI 讯知1知2d12nd0)2、权电流型D/A转换器倒T型电阻变换网络虽然只有两个电阻值，有利于提高转换精度，但电子开关並非理想器件，模拟开关的压降以及各开关参数的不一致都会引起转换误差。
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。
AD_DA转换基本原理
AD_DA转换基本原理AD-DA转换是模拟信号与数字信号之间的转换过程，AD是模拟信号转换为数字信号的过程，DA是数字信号转换为模拟信号的过程。
模拟信号是连续变化的电信号，而数字信号是离散的电信号。
AD-DA转换器在很多领域中被广泛应用，如通信、音频处理、图像处理等。
AD转换的基本原理是使用采样和量化的方法将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。
采样是指将连续的信号在时间上进行离散化，将信号在一定的时间间隔内进行采集。
量化是指对采样后的信号进行离散化处理，将连续的信号值映射到一组离散值。
采样和量化的间隔称为采样周期和量化间隔，采样周期越小，量化间隔越小，转换精度越高。
在AD转换过程中，首先需要选择一个足够高的采样率，以保证对原始信号的采样能够准确还原。
然后将连续的模拟信号用采样周期将其分为离散的信号样本，每一个样本对应一个离散时间点。
接下来，在每一个采样时间点，通过量化器将信号的幅度映射为一个离散的数字值。
量化的精度决定了数字信号的分辨率和动态范围，一般以位表示，如8位、16位等。
DA转换的基本原理是将离散的数字信号转换为连续变化的模拟信号。
在DA转换过程中，首先需要进行数字信号的解码，将离散的数字值转换为连续的数值。
然后使用保持电路（sample-and-hold）将这些连续的数值保持为恒定的电压信号。
接着，使用模拟滤波器对保持的数值进行平滑处理，去除高频分量和其他干扰。
最后，通过放大器将平滑后的信号放大到合适的幅度，得到模拟输出信号。
在DA转换过程中的重要环节是数字信号的解码和模拟滤波器的设计。
解码过程需要将离散的数字值映射为一组连续的数值，这通常通过查表或者插值的方式实现。
模拟滤波器的设计目的是对离散的数字信号进行平滑处理，去除不需要的高频分量和噪声。
滤波器的选择取决于系统的需求，可以是低通滤波器、带通滤波器等。
AD-DA转换器的性能主要由转换精度、抖动、信噪比和带宽等参数决定。
转换精度越高，代表着数字信号与模拟信号的差距越小。
DA与AD转换器你要知道的都在这里了
DA 与AD 转换器你要知道的都在这里了、D/A 转换器的基本原理及分类T 型电阻网络D/A 转换器：二：输出电压与数字量的对应关系三：D/A 转换器的主要性能指标1、分辨率分辨率是指输入数字量的最低有效位（LSB）发生变化时，所对应的输出模拟量（电压或电流）的变化量。
它反映了输出模拟量的最小变化值。
分辨率与输入数字量的位数有确定的关系，可以表示成FS / 25。
FS表示满量程输入值，n 为二进制位数。
对于5V 的满量程，采用8 位的DAC 时，分辨率为5V/256=19.5mV; 当采用12 位的DAC 时，分辨率则为5V/4096=1.22mV 。
显然，位数越多分辨率就越高。
2、线性度线性度（也称非线性误差）是实际转换特性曲线与理想直线特性之间的最大偏差。
常以相对于满量程的百分数表示。
如± 1%是指实际输出值与理论值之差在满刻度的±1% 以内。
3、绝对精度和相对精度绝对精度（简称精度）是指在整个刻度范围内，任一输入数码所对应的模拟量实际输出值与理论值之间的最大误差。
绝对精度是由DAC 的增益误差（当输入数码为全1 时，实际输出值与理想输出值之差）、零点误差（数码输入为全0 时，DAC 的非零输出值）、非线性误差和噪声等引起的。
绝对精度（即最大误差）应小于1 个LSB。
相对精度与绝对精度表示同一含义，用最大误差相对于满刻度的百分比表示。
4、建立时间建立时间是指输入的数字量发生满刻度变化时，输出模拟信号达到满刻度值的± 1/2LSB 所需的时间。
是描述D/A 转换速率的一个动态指标。
电流输出型DAC 的建立时间短。
电压输出型DAC 的建立时间主要决定于运算放大器的响应时间。
根据建立时间的长短，可以将DAC 分成超高速（应当注意，精度和分辨率具有一定的联系，但概念不同。
DAC 的位数多时，分辨率会提高，对应于影响精度的量化误差会减小。
但其它误差（如温度漂移、线性不良等）的影响仍会使DAC 的精度变差。
AD和DA转换器的分类及其主要技术指标
1. AD转换器的分类下面简要介绍常用的几种类型的基本原理及特点：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。
1）积分型（如TLC7135）积分型AD工作原理是将输入电压转换成时间(脉冲宽度信号)或频率(脉冲频率),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AD转换器大多采用积分型,现在逐次比较型已逐步成为主流。
2）逐次比较型（如TLC0831）逐次比较型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。
其电路规模属于中等。
其优点是速度较高、功耗低,在低分辩率（<12位）时价格便宜,但高精度（>12位）时价格很高。
3）并行比较型/串并行比较型（如TLC5510）并行比较型AD采用多个比较器,仅作一次比较而实行转换,又称FLash(快速)型。
由于转换速率极高,n位的转换需要2n-1个比较器,因此电路规模也极大,价格也高,只适用于视频AD转换器等速度特别高的领域。
串并行比较型AD结构上介于并行型和逐次比较型之间,最典型的是由2个n/2位的并行型AD转换器配合DA转换器组成,用两次比较实行转换,所以称为 Half flash(半快速)型。
还有分成三步或多步实现AD转换的叫做分级（Multistep/Subrangling）型AD,而从转换时序角度又可称为流水线（Pipelined）型AD,现代的分级型AD中还加入了对多次转换结果作数字运算而修正特性等功能。
这类AD速度比逐次比较型高,电路规模比并行型小。
4）Σ-Δ(Sigma/FONT>delta)调制型（如AD7705）Σ-Δ型AD由积分器、比较器、1位DA转换器和数字滤波器等组成。
原理上近似于积分型,将输入电压转换成时间(脉冲宽度)信号,用数字滤波器处理后得到数字值。
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DA 转换器----数字信号转换成模拟信号，注意模拟地和数字地要分开，采用单端共地的方式
权电阻型DAC ：
模拟开关S i 受信号D i 控制，当D i =1时，开关左拨，当D i =0时，开关右拨。
假设求和放大器为理想放大器 那么根据“虚短、虚断”的概念
I =I 0d 0+I 1d 1+I 2d 2+I 3d 3 I
=
V REF 23R d 0+V REF 22R d 1+V REF 2R d 2+V REF
R d 3
=
V REF 23R
(d 3⋅23+d 2⋅22+d 1⋅21+d 0⋅20)
U =−I ∙R f
归纳后
优点：简单
缺点：电阻值相差较大，难以保证精度，且大电阻 不易集成
权电阻网络型 倒梯形电阻网络 权电流型 权电容型 开关树型
倒T型电阻网络DAC (原则上还是权电阻网络，但所用电阻系列少)
开关置于电阻网络和运放之间，开关无论是在实地还是虚地，支路上的电流始终保持不变，这样就无需电流建立时间，也不会产生尖脉冲。
从节点D开始分析，D左侧的两条支路并联等效电阻为R，依次类推节点A两条支路电阻分
别为2R，并联等效电阻为R，I=V R
R ，I3=I3′=V R
2R
，，，
类推：I∑=I3∙d3+I2∙d2+I1∙d1+I0∙d0=V R
2R d3+V R
4R
d2+V R
8R
d1+V R
16R
d0
=
V R
16R
(23∙d3+22∙d2+21∙d1+20∙d0)
权电流型DAC
DAC主要技术指标
分辨率（理论精度）：1
2n−1
转换误差（实际精度）：失调误差、增益误差、非线性误差绝对值之和
失调误差
失调误差(或称零点误差)定义为数字输入全为0码时，其模拟输出值与理想输出值之偏差值。
对于单极性D/A转换，模拟输出的理想值为零伏点。
对于双极性D/A转换，理想值为负域满量程。
偏差值的大小一般用LSB的份数或用偏差值相对满量程的百分数来表示。
增益误差
D/A转换器的输入与输出传递特性曲线的斜率称为D/A转换增益或标度系数，实际转换的增益与理想增益之间的偏差称为增益误差(或称标度误差)。
增益误差在消除失调误差后用满码。
输入时其输出值与理想输出值(满量程)之间的偏差表示，一般也用LSB的份数或用偏差值相对满量程的百分数来表示。
非线性误差
D/A转换器的非线性误差定义为实际转换特性曲线与理想特性曲线之间的最大偏差，并以该偏差相对于满量程的百分数度量。
在转换器电路设计中，一般要求非线性误差不大于±
1/2LSB。
ADC----将连续信号转换成不连续的数字量，根据奈奎斯特采样定理，采样频率f s≥2f i(max), 一般取f s﹦(3～5)f i(max)。
ADC过程：采样、保持、量化、编码
采样要求：1、在采样时间内，信号维持不变，以提供足够的转换时间；2、采样后保持原信号特征。
采样保持电路。