数模转换与模数转换
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n位二进制 数字输入
Sn-1 Sn-2
20 R 21 R
-
RF
∞
反馈网络
X2 X1 X0
S2
· · · · ·
+
2n-2 R 2n-1 R 2n-0 R
+
u0
集成运放
S1 S0
权电阻，从最低位到 最高位，每一个位置上 的电阻都是相邻高位电 阻值的2倍。
模拟 电子开关
2018/11/11 12
(1) 四位二进制权电阻网络D/A转换电路
7.1.5 DAC的转换原理
7.1.6 集成D/A转换器
2018/11/11 2
教学目的: 掌握数/模转换的基本概念和工作原
理， 了解D/A转换器的技术指标。
重点： 掌握数/模转换的工作原理。
难点： 数/模电路的组成及电路特点。
2018/11/11 3
导入新课
在电子系统中，经常用到数字量与模拟量的相互转换。 如工业生产过程中的湿度、压力、温度、流量，通信过程 中的语言、图像、文字等物理量需要转换为数字量，才能 由计算机处理；而计算机处理后的数字量也必须再还原成 相应的模拟量，才能实现对模拟系统的控制，如数字音像 信号如果不还原成模拟音像信号就不能被人们的视觉和听 觉系统接受。
3、建立时间 指输入变化后，输出值稳定到距最终输出量±uLSB所需 的时间。建立时间反映了DAC电路转换的速度。 除此之外，在选用DAC器件时，还需要考虑其电源电压、 输出方式、输出值范围及输入逻辑电平等参数。
2018/11/11 11
7.1.5 DAC的转换原理
1、 权电阻网络DAC
UR Xn-1 Xn-2
7.1.3 DAC的转换特性
对于有权码，先将每位代码按其权的大小转换成相应的模 拟量，然后相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从 而实现数字/模拟转换。当输入的数字量是由n位8421BCD码 表示的数字信号X时，其从高位到最低位的权依次为依次为 2n-1、2n-2 … 21、20等，其大小可表示为：
i 0
n 1
xi 2i
8
当Ru（或Ri）为1、n＝３时，根据上式可得DAC的转 换特性曲线如下图所示：
模拟输出
u0/V
7 6 5 4 3 2 1
理想特性
0 000 001
010
011
100 101
110
111
D
数字输入
DAC的转换特性曲线
2018/11/11 9
7.1.4 DAC的主要技术指标
因此，数模转换器和模数转换器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，是数字电子 技术的重要组成部分。
2018/11/11 4
7.1.1 DAC的基本概念和结构组成
1、DAC的基本概念
数/模转换器中的文字D代表数字量，A代表模拟量，转 换器用C表示。目前常见的D/A转换器中，有权电阻网络D/A 转换器，倒梯形电阻网络D/A转换器等。 构成数字代码的每一位都具有一定的“权重”。为了
从上式可看出：DAC输入数字量的位数n越多，电路的分 辨能力越高。因此，有时也用输入数字量的有效位数来表 示分辨率的高低。
2018/11/11 10
2、绝对精度(或绝对误差)和非线性度 绝对精度是指输入端加对应满刻度数字量时，DAC输
出的实际值与理论值之差。一般绝对误差应低于uLSB/2。
在满刻度范围内，偏离理想转换特性的最大值称为非线性误差。 非线性误差与满刻度值之比称非线性度，常用百分比表示。
基准电压
数 字 量 输 入
数 据 锁 存 器
电 子 开 关
电 阻 网 络
求 和 放 大
模 拟 量 输 出
DAC组成框图
图中数据锁存器用来暂时存放输入的数字信号。n位锁存器的并行 输出分别控制n个模拟开关的工作状态。通过模拟开关，将参考电压按 权关系加到电阻解码网络。 2018/11/11 6
7.1.2 DAC的功能
将数字量转换成模拟量，就必须将每一位代码按其“权重
”转换成相应的模拟量，然后再将代表各位的模拟量相加 ，即可得到与该数字量成正比的模拟量，这就是构成D/A变 换器的基本思想。
2018/11/11 5
2、DAC的结构组成
DAC电路的作用是将输入的数字量转换成与输入数字量 成正比输出模拟量。在转换过程中，将输入的二进制数字信号 转换成模拟信号，以电压或电流的形式输出。
第 7章
专题1 专题2
数/模和模/数转换
数/模转换器（DAC） 模/数转换器（ADC）
任务 数模转换器应用电路测试
2018/11/11
1
第7章
专题1
数/模和模/数转换
数/模转换器（DAC）
7.1.1 DAC的基本概念和结构组成
7.1.2 DAC的功能
7.1.3 DAC的转换特性
7.1.4 DAC的主要技术指标
如上图所示，DAC的n位数字输入量，以串行或并 行方式输入并存储在数码寄存器中；数码寄存器输出 的各位二进制代码分别控制对应各位的模拟电子开关 ，使数码为１的位在位权网络上产生与其权值成正比 的电压（或电流）量，再由求和放大电路将各位权值 所对应的电压（或电流）量相加，即可输出与输入数 字量成正比的模拟量。 2018/11/11 7
X xn1 2n1 xn2 2n2 x1 21 x0 20
i 0
n 1
xi 2i
DAC电路的输出模拟电压u0（或模拟电流i0）为：
u0 (或i0 ) R（或 Ri）Βιβλιοθήκη Baidu X R（或 Ri） u u
电流转换系数 电压转换系数
2018/11/11
1、分辨率：用来说明D/A转换器最小输出电压(此时输入的 数字代码只有最低有效位为1，其余各位都是 0 )与最大输出 电压 (此时输入的数字代码所有各位全是 1 )之比。 一个8位和一个10位的两个DAC，其分辨率分别为： 1 1 10位DAC分辨率 10 0.001 2 1 1023 1 1 8位DAC分辨率 8 0.004 2 1 255
模拟开关S受输入数字信号控制，若d=0，相应的S合向同 相输入端（地）；若d=1，相应的S合向反相输入端。 i 正比于输入的二进制数，所以实现了数字量到模拟量的 转换。
13
2018/11/11
(2) 工作原理 二进制权电阻网络的电阻值是按4位二进制 数的位权大小取值的，最低位电阻值最大，为23R， 然后依次减半，最高位对应的电阻值最小，为20R。 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，各支路的电流是不变的。
Sn-1 Sn-2
20 R 21 R
-
RF
∞
反馈网络
X2 X1 X0
S2
· · · · ·
+
2n-2 R 2n-1 R 2n-0 R
+
u0
集成运放
S1 S0
权电阻，从最低位到 最高位，每一个位置上 的电阻都是相邻高位电 阻值的2倍。
模拟 电子开关
2018/11/11 12
(1) 四位二进制权电阻网络D/A转换电路
7.1.5 DAC的转换原理
7.1.6 集成D/A转换器
2018/11/11 2
教学目的: 掌握数/模转换的基本概念和工作原
理， 了解D/A转换器的技术指标。
重点： 掌握数/模转换的工作原理。
难点： 数/模电路的组成及电路特点。
2018/11/11 3
导入新课
在电子系统中，经常用到数字量与模拟量的相互转换。 如工业生产过程中的湿度、压力、温度、流量，通信过程 中的语言、图像、文字等物理量需要转换为数字量，才能 由计算机处理；而计算机处理后的数字量也必须再还原成 相应的模拟量，才能实现对模拟系统的控制，如数字音像 信号如果不还原成模拟音像信号就不能被人们的视觉和听 觉系统接受。
3、建立时间 指输入变化后，输出值稳定到距最终输出量±uLSB所需 的时间。建立时间反映了DAC电路转换的速度。 除此之外，在选用DAC器件时，还需要考虑其电源电压、 输出方式、输出值范围及输入逻辑电平等参数。
2018/11/11 11
7.1.5 DAC的转换原理
1、 权电阻网络DAC
UR Xn-1 Xn-2
7.1.3 DAC的转换特性
对于有权码，先将每位代码按其权的大小转换成相应的模 拟量，然后相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从 而实现数字/模拟转换。当输入的数字量是由n位8421BCD码 表示的数字信号X时，其从高位到最低位的权依次为依次为 2n-1、2n-2 … 21、20等，其大小可表示为：
i 0
n 1
xi 2i
8
当Ru（或Ri）为1、n＝３时，根据上式可得DAC的转 换特性曲线如下图所示：
模拟输出
u0/V
7 6 5 4 3 2 1
理想特性
0 000 001
010
011
100 101
110
111
D
数字输入
DAC的转换特性曲线
2018/11/11 9
7.1.4 DAC的主要技术指标
因此，数模转换器和模数转换器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，是数字电子 技术的重要组成部分。
2018/11/11 4
7.1.1 DAC的基本概念和结构组成
1、DAC的基本概念
数/模转换器中的文字D代表数字量，A代表模拟量，转 换器用C表示。目前常见的D/A转换器中，有权电阻网络D/A 转换器，倒梯形电阻网络D/A转换器等。 构成数字代码的每一位都具有一定的“权重”。为了
从上式可看出：DAC输入数字量的位数n越多，电路的分 辨能力越高。因此，有时也用输入数字量的有效位数来表 示分辨率的高低。
2018/11/11 10
2、绝对精度(或绝对误差)和非线性度 绝对精度是指输入端加对应满刻度数字量时，DAC输
出的实际值与理论值之差。一般绝对误差应低于uLSB/2。
在满刻度范围内，偏离理想转换特性的最大值称为非线性误差。 非线性误差与满刻度值之比称非线性度，常用百分比表示。
基准电压
数 字 量 输 入
数 据 锁 存 器
电 子 开 关
电 阻 网 络
求 和 放 大
模 拟 量 输 出
DAC组成框图
图中数据锁存器用来暂时存放输入的数字信号。n位锁存器的并行 输出分别控制n个模拟开关的工作状态。通过模拟开关，将参考电压按 权关系加到电阻解码网络。 2018/11/11 6
7.1.2 DAC的功能
将数字量转换成模拟量，就必须将每一位代码按其“权重
”转换成相应的模拟量，然后再将代表各位的模拟量相加 ，即可得到与该数字量成正比的模拟量，这就是构成D/A变 换器的基本思想。
2018/11/11 5
2、DAC的结构组成
DAC电路的作用是将输入的数字量转换成与输入数字量 成正比输出模拟量。在转换过程中，将输入的二进制数字信号 转换成模拟信号，以电压或电流的形式输出。
第 7章
专题1 专题2
数/模和模/数转换
数/模转换器（DAC） 模/数转换器（ADC）
任务 数模转换器应用电路测试
2018/11/11
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第7章
专题1
数/模和模/数转换
数/模转换器（DAC）
7.1.1 DAC的基本概念和结构组成
7.1.2 DAC的功能
7.1.3 DAC的转换特性
7.1.4 DAC的主要技术指标
如上图所示，DAC的n位数字输入量，以串行或并 行方式输入并存储在数码寄存器中；数码寄存器输出 的各位二进制代码分别控制对应各位的模拟电子开关 ，使数码为１的位在位权网络上产生与其权值成正比 的电压（或电流）量，再由求和放大电路将各位权值 所对应的电压（或电流）量相加，即可输出与输入数 字量成正比的模拟量。 2018/11/11 7
X xn1 2n1 xn2 2n2 x1 21 x0 20
i 0
n 1
xi 2i
DAC电路的输出模拟电压u0（或模拟电流i0）为：
u0 (或i0 ) R（或 Ri）Βιβλιοθήκη Baidu X R（或 Ri） u u
电流转换系数 电压转换系数
2018/11/11
1、分辨率：用来说明D/A转换器最小输出电压(此时输入的 数字代码只有最低有效位为1，其余各位都是 0 )与最大输出 电压 (此时输入的数字代码所有各位全是 1 )之比。 一个8位和一个10位的两个DAC，其分辨率分别为： 1 1 10位DAC分辨率 10 0.001 2 1 1023 1 1 8位DAC分辨率 8 0.004 2 1 255
模拟开关S受输入数字信号控制，若d=0，相应的S合向同 相输入端（地）；若d=1，相应的S合向反相输入端。 i 正比于输入的二进制数，所以实现了数字量到模拟量的 转换。
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2018/11/11
(2) 工作原理 二进制权电阻网络的电阻值是按4位二进制 数的位权大小取值的，最低位电阻值最大，为23R， 然后依次减半，最高位对应的电阻值最小，为20R。 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，各支路的电流是不变的。