模拟量与数字量的相互转换

OE ： 允许输出控制端 ，高电平有效 。
CLOCK ：时 钟信 号输入 端 ，外 接时钟 频率一 般为 5 00 kH Z 。 V c c ： + 5 V 电 源供电 。
GN D ： 地 端。
ADC0809连接电路如图所示，OE、ALE通过一电阻接+5V电源，处于高电平有 效状态。将EOC连接到START，一旦在START引脚上施加一个触发启动脉冲后，集成 电路便处于一种连续转换的工作状态 ，因为EOC端在转换结束时送出的脉冲提供了 下一个触发启动脉冲。
（3）电子模拟开关Si 由于开关Si的作用是在输入数码信号Di控制下，将电阻 网络接到放大器的输入端或地端去，它好像一个单刀双掷开关，故常称它为模拟开 关，电子模拟开关可以由场效应管或三极管构成。
模拟开关电路图
模拟开关等效电路
导通能力加强，使V4导通，将电阻网络接至运放的反相输入端。 当Di＝0时，Vl导通能力加强，使V3导通，与地端接通；此时由于V1的发射极 电压降低，相应的V2导通能力减弱，使V4截止，与运放的反相输入端断开，将电阻 网络接至地端。
2 ． 逐次逼 近 ADC 的 组成框 图
逐次逼近 ADC 由比较器、 D ／ A 转换器、数码寄存器、控制电路以及时钟 信号等几部分组成。
逐次逼近ADC组成框图
（1）转换开始先将数码寄存器清零。开始转换后，时钟信号将数码寄存 器的最高位置1，使输出数字为1000。这个数码被D／A转换器转换成相应的模 拟电压vF，送到比较器中与输入的模拟量vi比较。若vF＞vi，说明数字过大了，
DAC0832典型应用电路
第二节 模数转换
一 、 模 数 转 换原理
模 / 数转换器 ADC 的功能是把模拟信号转换为二进制数码 。
1 ． 逐次逼 近 ADC 的 转换原 理
逐 次 逼 近 ADC 的 转 变 过 程 与 用 天 平 称 量 物 体 的 重 量 相 类 似 ， 被 称 重 的 物 体放在天平的一端，另一端从大到小依次放上砝码。通过调整砝码重量，可 使天平上累计的砝码的总重量逐次逼近物体的重量。
ALE ： 地 址 锁 存 信 号 ， 高 电 平 有 效 ， 当 ALE ＝ 1 时 ， 选 中 A 2 、 A 1 、
V REF （ 十 ） 、 V REF （ - ） ： 参 考 电 压 端 ， 提 供 D ／ A 转 换 器 权 电 阻 的 标 准 电 平 ， 一般 V REF （十） 端 接 + 5 V ， V REF （ - ） 端 接 地 。
2. 分辨率 它反映分辨输出最小电压的能力，即指输入数字量只有最低有效 位为1时输出的最小电压值与输入数字量所有有效位为1时输出的最大 电 压 值 之 比 。对 n 位 DAC ， 分辨率 为。位 数越多 ，分辨 率越高 。 例 如 ， 一 个 1 0 位 DAC ， 输 出 电 压 满 量 程 为 8 V ， 则 它 的 分 辨 率 为 % ， 能 分 辩输出 的最小 电压值 为 8 V × 0 . 1%= 8 引脚排列图
1 . DAC 0 8 3 2 的 引脚 说明
D 0 ~ D 7 ： 8 位 数 字 信 号 输人 端 ， D 0 为 最低 位， D 7 为 最 高位。
输 入 寄 存 器 选通 。
ILE ：输 入寄 存器允 许 ， 高电平 有效 ，它与
WR1 ： 输 入 片 选 信 号， 低电平有效 。
（4）最后将最低位数码置1，使数码寄存器输出数字为□□□1，比较完 毕后，寄存器中保留的数码就是A/D转换数码。
二、集成 ADC 介绍
集 成 的A／D转 换 电路 很多 ， 其 中ADC0809 是一 种逐 次逼 近 型的 A／D集成电 路 , 属 CMOS 器 件 ， 芯 片 主 要 由 8 通 道 多 路 模 拟 开 关 、 8 位 的 逐 次 逼 近 模 / 数 转 换 器 （包括与微机兼容的控制逻电路）、三态输出寄存器，其内部结构如下图所示。
ADC0809结构框图
ADC0809的引脚排列
IN 0 - IN 7 ： 8 路 模拟输 入端。
START ： 启 动 A ／ D 转 换 ， 当 该 脚 施 加 正 脉 冲 后 ， 开 始 A /D 转 换 过程。
EOC ： 转 换 结 束 信 号 ， 当 完 成 A ／ D 转 换 时 发 出 一 个 高 电 平 信 号 ， 表 示 转 换 结 束。
本 章 小 结
1. ADC 、 DAC 是实现模拟电路和数字电路相互转换 的桥梁，是重要的接口电路。
2 ． DAC 是 将 数 字 量 变 成 相 应 模 拟 量 的 电 子 电 路， 它 主要由电阻网络、运算放大器、模拟开关组成，其输出 的模拟电压与二进制数码成线性对应关系，本章主要介 绍 了 倒 T 型 电 阻 网 络 DAC 的 工 作 原 理 及 DAC0832 集 成 DAC 的引脚功能和典型应用电路。
当Di＝l时， V3截止，与地端断开；此时由于V1的发射极电压升高，相应的V2
三 、 DAC 的主要 参数指 标 1. 转换精度
指实际转换特性曲线与理想转换特性曲线之间的最大偏差 ，也称 最大静态转换误差。产生偏差的主要原因是模拟开关的导通电压、电 阻 网 络 的 电 阻值不 尽相等 等因素 所致 。
ADC0809独立使用连接电路
模拟输入通道的选择可通过置A2、A1、A0的状态而实现。例如A2A1A0=000，则 模拟信号通过IN0通道送入进行模/数转换；再如A2A1A0=001，则模拟信号通过IN1通 道送入进行模/数转换。由此类推，A2A1A0=111时选中IN7通道。
工
程
应
用
对于高速变化的模拟信号，在模/数转换前必须先经过采样-保持环节，以保证转 换的精度。 图（a）给出的是一个简单的采样—保持电路，开关管V在采样脉冲vs的 控制下，每间隔一定的时间就导通，对输入的模拟信号vi进行抽样取值，并经电容C的 存储作用保持采样的电压值，从电压跟随器输出的是阶梯形电压vo，如图（b）所示。
CS
，
共同控制
：写信号1，低电平有 CS效 ， 当 才 能 将 数 据 线上的 数据写 入寄存 器中 。
＝ 0 ， ILE ＝ 1 时 ， WR 1 选
：控 制传输 信号 输入端 ，低 电平有 效 ， 控制 通 DAC 寄存器。 XFER
：写信 号 2 ，低电 平有效 ，它 与 配合， 当二 者均 为 0 时 ， 将 输入 寄存器 中的值 写入 DAC 寄 存器中 。
A2、 A1、 A0： 模 拟 通 道 选 择 器 地 址 输 入 端 ， 根 据 其 值 选 择 8 路 模 拟 信 号 的 其中一 路进行 A ／ D 转换 。
A 0 选 择 的 一 路 ，并将 其代表 的模拟 信号接 入 A ／ D 转换器 之中 。 D 0 ~ D 7 ： 8 路 数 字 信 号输 出端 。
2 1
10
0 .1
是指输入数字量到输出模拟量所需的时间，用于衡量数模转换快 慢 的 重 要 参 数。高速系统中应可靠考虑选用转换速度快的 DAC 。
四、集成DAC介绍
DAC0832是一种8位的CMOS型D／A转换电路，其芯片结构框图及外引线功能图 见下图。DAC0832内部主要包括：一个8位输入寄存器、一个8位DAC寄存器和一个8 位D/A转换器，该芯片由于内部采用双缓冲寄存器，可以方便的实现多个D／A转换器 同时工作。
倒T型电阻网络DAC DAC组成框图
2.工作原理
（ 1 ）电阻译码网络 由 R 和 2 R 两种电阻构成 T 型结构。 电子开关 S 0 ~S 3 分别由二进数 D 0 ~ D 3 控制，当 D i =1 时 S i 接运 算放大器的输入端 IN - （为虚地），而 D i =0 时 S i 接地端。 从基准电源 V REF 看进去整个电阻网络的等效电阻为 R ，因 此基准电源提供的电流 I 为 （2）运算放大器 运算放大器的作用是将电阻网络的 输出电流 I Σ 转换成与输入数字量成正比的模拟电压输出 ， 运算放大器的输出电压： v o = - I Σ · RF 将式（ 15-1 ） 代入上式， R F = R 时，得
V CC ：电源电压端；取值范围为： 5V~15V 。 DGND ：数字信号的地。 AGND ：模拟信号的地。
2 ． 典型应 用电路
DAC0832 广 泛 用 于 单 片 微 型 计 算 机 上 ， 可 利 用 微 机 的 输 出 信 号 对 DAC0832 WR1 WR 2 XFER CS 的 、 、 、 、 ILE 端进 WR成 行控制。但也可以直接接 允2许XFER 输入的形 1 WR 式，只要将 、 、 、 端 接 低 电 位 ， ILE 端 接 高 电 位 即 可 。 DAC0832 芯 片 为 电 流 输 出 型 D/A 转 换 器 ， 要 获得模拟电压输出时需外接运算放大器。
V REF ： 基 准 参 考 电 压 端，取值范围为： -10 V~+1 0 V 。
0 时 ， 输 出 最小 。
I OUT 1 ： 模 拟 电 流 输 出 端 1 ， 当 DAC 寄 存 器 全 为 l 时 ， 输 出 最大 ； 全 I OUT 2 ： 模 拟 电 流 输 出 端 2 ，使用 时一般 将其接 地 。 R F ： 外 接 反 馈电 阻端 。
故将最高位的1清除；若vF＜vi，说明数字还不够大，应将最高位的1保留。
（2）接着控制器将次高位置成1，使数码寄存器输出数字为□100，再经D ／A转换器转换成相应的模拟电压vF，送到比较器中与输入的模拟量vi比较，以
同样的方法确定这个l是否应该保留。
（3）再按同样的方法把第三个数码置1，使数码寄存器输出数字为□□10 ，并且经过比较后确定这个l是否应该保留。
2019级电子教学课件
模拟量与数字量的相互转换
第一节 数 / 模转换器
一 、数 / 模 转换 原理
DAC 是将输入二进制码的每一位先转换成与其数值成 正比例的电压或电流模拟量，然后把这些模拟量相加，即 得与输入的数字量成正比的模拟量。