2.2 AD转换器
微型计算机原理及应用第12章AD及DA转换
31
编码就是把已经量化的模拟数值(它一定是量 化电平的整数倍)用二进制数码、BCD码或其他 码来表示。 至此，即完成了A/D转换的全过程，将 各采样点的模拟电压转换成了与之一一对应的 二进制数码。
32
实现A/D转换的方法很多，常用的有逐次逼近法、 双积分法及电压频率转换法等。 . 逐次逼近法A/D转换器 逐次逼近法A/D转换是一个具有反馈回路的闭路系 统。A/D转换器可划分成3大部分：比较环节、控制环节 、比较标准(D/A转换器)。 下 图就是逐次逼近法A/D转换器的原理电路。其主 要原理为：将一个待转换的模拟输入信号VIN与一个“推 测”信号V1相比较，根据推测信号是大于还是小于输入 信号来决定减小还是增大该推测信号，以便向模拟输入 信号逼近。推测信号由D/A变换器的输出获得，当推测 信号与模拟输入信号“相等”时，向D/A转换器输入的 数字即为对应的模拟输入的数字。 33
17
2.1 8位数模转换器DAC0832 例2 用DAC0832控制绘图仪 X-Y绘图仪由X、Y两个方向的电机驱动，其中一个电
机控制绘图笔沿X方向运动,另一个电机控制绘图笔沿Y方 向运动，从而绘出图形。因此对X-Y绘图仪的控制有两点 基本要求：一是需要两路D/A转换器分别给X通道和Y通道 提供模拟信号，二是两路模拟量要同步输出。
28
29
保持
所谓保持，就是将采样得到的模拟量值 保持下来，即是说，s(t)=0期间，使输出不是 等于0，而是等于采样控制脉冲存在的最后瞬 间的采样值。可见，保持发生在s(t)=0期间。 实际中进行A/D转换时所用的输入电压，就是 这种保持下来的采样电压，也就是每次采样结 束时的输入电压。
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量化和编码
stack segment stack stack dw 32 dup(0) ends segment proc far assume ss：stack，cs：code „„ MOV DX，380H INC AL OUT DX，AL PUSH AX MOV AH，11 ；11号功能调用 INT 21H CMP AL，0 ；有键入AL=FFH，无键入AL=0 POP AX JE AGAIN ；无键入继续 ret endp ends end start
AD转换器介绍
D/A 转换器是将输入的二进制数字量转换成模拟量，以电压或电流的形式输出.D/A 转换器实质上是一个译码器（解码器）。
一般常用的线性D/A 转换器，其输出模拟电压uO 和输入数字量Dn 之间成正比关系。
UREF 为参考电压。
uO ＝DnUREF将输入的每一位二进制代码按其权值大小转换成相应的模拟量,然后将代表各位的模拟量相加，则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。
D/A 转换器一般由数码缓冲寄存器、模拟电子开关、参考电压、解码网络和求和电路等组成. 数字量以串行或并行方式输入，并存储在数码缓冲寄存器中；寄存器输出的每位数码驱动对应数位上的电子开关，将在解码网络中获得的相应数位权值送入求和电路；求和电路将各位权值相加，便得到与数字量对应的模拟量。
开关Si 的位置受数据锁存器输出的数码di 控制：当di=1时,Si 将对应的权电阻接到参考电压UREF 上；当di=0时，Si 将对应的权电阻接地.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。
2. 倒T 型电阻网络D/A 转换器3. 电阻解码网络中，电阻只有R 和2R 两种，并构成倒T 型电阻网络。
当di=1时,相应的开关Si 接到求和点;当di=0时，相应的开关Si 接地.但由于虚短，求和点和地相连，所以不论开关如何转向，电阻2R 总是与地相连。
这样，倒T 型网络的各节点向上看和向右看的等效电阻都是2R ，整个网络的等效输入电阻为R 。
倒T 型电阻网络D/A 转换器的特点:①优点:电阻种类少，只有R 和2R ，提高了制造精度；而且支路电流流入求和点不存在时间差，提高了转换速度。
②应用：它是目前集成D/A 转换器中转换速度较高且使用较多的一种,如8位D/A 转换器DAC0832，就是采用倒T 型电阻网络。
三、D/A 转换器的主要技术指标1。
分辨率分辨率用于表征D/A 转换器对输入微小量变化的敏感程度。
AD转换器的主要技术指标
AD转换器的主要技术指标AD转换器（Analog-to-Digital Converter）是将模拟信号转换成数字信号的电子器件，广泛应用于测量、通信、控制和信号处理等领域。
主要技术指标是指影响AD转换器性能的关键参数。
下面将介绍AD转换器的主要技术指标。
1. 位数（Resolution）：位数是指转换结果的二进制位数，也可理解为ADC的精度。
位数越高，转换结果的精度越高。
常见的位数有8位、10位、12位、16位等。
常见的高精度应用需要12位以上的位数。
2. 采样率（Sampling Rate）：采样率是指ADC在单位时间内完成采样的次数，常用单位为千赫兹（kHz）或兆赫兹（MHz）。
采样率决定了ADC对信号的处理能力，即ADC能够处理多快的信号。
高速应用需要高采样率的ADC。
3. 信噪比（Signal-to-Noise Ratio, SNR）：信噪比表示转换后的数字信号与输入模拟信号之间的噪声水平差异。
信噪比越高，ADC的抗干扰能力越强，输出结果越准确。
4. 有效比特数（Effective Number of Bits, ENOB）：有效比特数表示ADC输出二进制数据的有效位数，与信噪比有关。
一般来说，ENOB比位数小，这是由于ADC的非线性误差、噪声和失配等因素导致的。
5. 误差（Error）：误差是指ADC转换结果与输入信号之间的差异。
常见的误差包括非线性误差、积分非线性误差、增益误差、失配误差等。
误差越小，ADC的准确度越高。
6. 电源电压（Supply Voltage）：ADC的电源电压指使用电路所需的电源电压。
一般来说，工作电压越低，功耗越小，对系统电源需求越低。
7. 噪声（Noise）：噪声是指ADC输出结果中包含的非期望信号。
噪声可由转换器内部电路、供电电压和输入信号引起。
噪声影响了ADC对小信号的测量准确性，因此较低的噪声水平对高精度测量至关重要。
8. 温度效应（Temperature Coefficient）：温度效应衡量ADC对温度变化的敏感程度。
AD转换器
6）内部具有三态输出缓冲器，可直接与8位、 12位或16位微处理器直接相连。 7）具有＋10.000V的高精度内部基准电压源， 只需外接一只适当阻值的电阻，便可向DAC 部分的解码网络提供参考输入。内部具有 时钟产生电路，不须外部接线。 8 ） 需 三 组 电 源 ： ＋ 5 V、VCC（＋12V～＋ 15V）、VEE（－12V～－15V）。 由 于 转 换 精 度高，所提供电源必须有良好的稳定性，并 进行充分滤波，以防止高频噪声的干扰。
按输出方式分可分为：并行、串行、串并行。 按转换原理可分为：计数式、双积分式、逐次 逼近式。 按转换速度可分为：低速（转换时间≥1s）、 中速（转换时间≤lms）、高速（转换时间 ≥1μ s）和超高速（转换时间≤1ns） 按转换精度和分辨率可分为：3位、4位、8位、 10位、12位、14位、16位
能将模拟电压成正比的转换成数字量。
是模拟信号和数字信号接口的关键部件。
2、应用
雷达、通信、电子对抗、声纳、卫星、导弹、测控系统、地 震预测、医疗、仪器仪表、图像和音频等领域。
一、A/D转换的一般步骤及基本原理 3、 A/D转换的一般步骤
A/D转换过程为：采样、保持、量化和编码。
（1）采样与保持
一、A/D转换的一般步骤及基本原理
3、高于8位的并行输出A/D转换器接口
接口的一般形式
数据分两次输入，需增加一个并行接口。除此之外，其接口 形式和工作原理与8位ADC相同。
图2-32Байду номын сангаас
高于8位ADC接口的一般形式
【例2】 ADC574与8031/8051 PC机接口设计
(1)．硬件连线 接口可以采用查询和中断二种控制方式。
(2)．软件设计
《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 转换器概述
则 fs ≥ 2fimax
0
TG O(t)
S(t) S(t)=1:开关闭合 S(t)=0:开关断开
t
t
t
取样与保持电路及工作原理
采得模拟信号转换为数字信号都需要一定时间，为了给后续的量 化编码过程提供一个稳定的值，在取样电路后要求将所采样的模 拟信号保持一段时间。
I
A1
采样
S
A2
O
CH
开关驱 动电路
0 1 ·0 …· ·
0
数据寄存器
11 0…
···
0
Dn-1 1
Dn-2 0 数字
···
量输出 D1
D0
D/A 转换器
O 7.5V
• 转换原理 第三个CP：
A=6.84V
模拟 量输入
I
电压 比较器
I ≥6.25V 启
动 脉 冲
CP 时钟 控制逻 辑电路
VREF=10VVREF
移位寄位器
0 0 1·…· · 0
(2) 第一次积分：
S2
+I A S1
R
–VREF B
定 时
S
–
O
–
+
1
O
1
t 0
I
dt
1
VI T1
n 级计数器
+
C
C
信
F
1
FF
1
FF
1
FF
1
号 Q Fn 1J
Qn n-1 1J
Q 1 1J
0 1J
G
n
C ＜ -1
1K R
C＜ 1K
R
1
C＜
1K R
ad转换器工作原理
ad转换器工作原理
AD转换器（Analog-to-Digital Converter）是一种电子设备，
用于将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
其工作原理如下：
1. 采样：AD转换器首先对模拟信号进行采样，即按照一定的
时间间隔对输入信号进行测量。
采样过程中，模拟信号在采样间隔内保持不变，以确保采样点能够准确地表示原始信号的特征。
2. 量化：采样后，AD转换器对每个采样点进行量化，即将连
续的模拟信号转换为离散的数字数值。
量化过程中，AD转换
器将信号幅值划分为一个固定数量的级别，然后将每个采样点映射到最接近的量化级别上。
3. 编码：量化后，AD转换器对量化结果进行编码，将其表示
为二进制形式。
常见的编码方式有二进制补码、二进制反码等，以确保数字信号能够准确地表示量化后的模拟信号。
4. 输出：最后，AD转换器将编码后的数字信号输出。
一般情
况下，AD转换器的数字输出是通过并行或串行接口传输给数
字电路或计算机系统，用于进一步处理、存储或显示。
总的来说，AD转换器通过采样、量化、编码等步骤将连续的
模拟信号转换为离散的数字信号，使得模拟信号能够被数字系统处理和分析。
它在许多电子设备中广泛应用，如通信系统、音频处理、传感器接口等。
(完整)AD转换器的介绍
在仪器仪表系统中，常常需要将检测到的连续变化的模拟量如:温度、压力、流量、速度、光强等转变成离散的数字量，才能输入到计算机中进行处理.这些模拟量经过传感器转变成电信号（一般为电压信号)，经过放大器放大后，就需要经过一定的处理变成数字量。
实现模拟量到数字量转变的设备通常成为模数转换器（ADC）,简称A/D。
随着集成电路的飞速发展，A/D转换器的新设计思想和制造技术层出不穷。
为满足各种不同的检测及控制需要而设计的结构不同、性能各异的A/D转换器应运而生.下面讲讲A/D转换器的基本原理和分类根据A/D转换器的原理可将A/D转换器分成两大类。
一类是直接型A/D转换器,将输入的电压信号直接转换成数字代码，不经过中间任何变量；另一类是间接型A/D转换器，将输入的电压转变成某种中间变量（时间、频率、脉冲宽度等），然后再将这个中间量变成数字代码输出。
尽管A/D转换器的种类很多，但目前广泛应用的主要有三种类型:逐次逼近式A/D转换器、双积分式A/D转换器、V/F变换式A/D转换器.另外，近些年有一种新型的Σ—Δ型A/D转换器异军突起，在仪器中得到了广泛的应用。
逐次逼近式A/D转换器的基本原理是:将待转换的模拟输入信号与一个推测信号进行比较,根据二者大小决定增大还是减小输入信号，以便向模拟输入信号逼进.推测信号由D/A转换器的输出获得，当二者相等时，向D/A转换器输入的数字信号就对应的时模拟输入量的数字量.这种A/D转换器一般速度很快,但精度一般不高。
常用的有ADC0801、ADC0802、AD570等。
双积分式A/D转换器的基本原理是：先对输入模拟电压进行固定时间的积分，然后转为对标准电压的反相积分,直至积分输入返回初始值，这两个积分时间的长短正比于二者的大小，进而可以得出对应模拟电压的数字量。
这种A/D转换器的转换速度较慢，但精度较高.由双积分式发展为四重积分、五重积分等多种方式,在保证转换精度的前提下提高了转换速度.常用的有ICL7135、ICL7109等Σ-Δ型A/D转换的具体技术细节不详，这种转换器的转换精度极高,达到16到24位的转换精度，价格低廉，弱点是转换速度比较慢，比较适合用于对检测精度要求很高但对速度要求不是太高的检验设备。
AD转换器技术参数
AD转换器技术参数集成A/D转换器因为模拟信号在时间上是连续的,所以,在将模拟信号转换成数字信号时，必须在选定的一系列时间点上对输入的模拟信号进行采样，然后将这些采样值转换成数字量输出。
通常A/D转换的过程包括采样、保持和量化、编码两大步骤。
采样：是指周期地获取模拟信号的瞬时值，从而得到一系列时间上离散的脉冲采样值。
保持：是指在两次采样之间将前一次采样值保存下来，使其在量化编码期间不发生变化。
采样保持电路一般由采样模拟开关、保持电容和运算放大器等几个部分组成。
经采样保持得到的信号值依然是模拟量，而不是数字量。
任何一个数字量的大小，都是以某个最小数字量单位的整数倍来表示的。
量化：将采样保持电路输出的模拟电压转化为最小数字量单位整数倍的转化过程称为量化。
所取的最小数量单位叫做量化单位，其大小等于数字量的最低有效位所代表的模拟电压大小，记作ULSB。
编码：把量化的结果用代码(如二进制数码、BCD码等)表示出来，称为编码。
?A/D转换过程中的量化和编码是由A/D转换器实现的。
一.A/D转换器的类型A/D转换器的类型很多，根据转换方法的不同，最常用的A/D转换器有如下几种类型。
1.并行比较型A/D转换器并行比较型A/D转换器由电阻分压器、电压比较器、数码寄存器及编码器4个部分组成。
这种A/D转换器最大的优点是转换速度快，其转换时间只受电路传输延迟时间的限制，最快能达到低于20ns。
缺点是随着输出二进制位数的增加，器件数目按几何级数增加。
一个n位的转换器，需要2n-1个比较器。
例如，n=8时，需要28-1=255个比较器。
因此，制造高分辨率的集成并行A/D转换器受到一定限制。
显然，这种类型的A/D转换器适用于要求转换速度高、但分辨率较低的场合。
2.逐次比较型A/D转换器逐次比较型A/D转换器是集成ADC芯片中使用最广泛的一种类型。
它由电压比较器、逻辑控制器、D/A转换器及数码寄存器组成。
逐次比较型A/D转换器的特点是转换速度较快，且输出代码的位数多，精度高。
AD转换器主要技术指标
AD转换器主要技术指标AD转换器（Analog-to-Digital Converter，简称ADC）是将模拟信号转换为数字信号的电子器件或电路。
在许多应用领域中，如通信、控制系统、嵌入式电子系统等，AD转换器起着关键的作用。
下面将详细介绍AD转换器的主要技术指标，包括分辨率、采样率、动态范围、非线性和信噪比等。
1. 分辨率（Resolution）：分辨率是指ADC能够分辨的电压或电流变化的能力。
它通常以比特（Bit）来表示，用于衡量数字输出和输入之间的差异。
具有更高分辨率的AD转换器可以精确地采样和表示输入信号的细微变化。
2. 采样率（Sampling Rate）：采样率是指AD转换器每秒钟可以进行的采样次数。
它通常以赫兹（Hz）来表示，用于衡量AD转换器对模拟信号的抽样频率。
较高的采样率可以准确地重构输入信号，并捕捉到高频成分和快速变化的信号。
3. 动态范围（Dynamic Range）：4. 非线性（Nonlinearity）：非线性是指AD转换器输出与输入之间的非线性关系。
这种非线性关系可能导致一些失真，如谐波失真或由非线性转换引起的非线性误差。
AD 转换器的非线性通常通过非线性度（Linearity）参数来表示，其中最常用的是完美度（Differential Nonlinearity，DNL）和积分非线性度（Integral Nonlinearity，INL）。
5. 信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）：信噪比是指AD转换器输出信号与输入信号之间的比率。
它用于衡量AD转换器对信号的测量准确性和抗干扰性能。
较高的信噪比表示AD转换器输出的数字信号较少受到噪声的影响，从而提高了信号的可靠性和准确性。
除了以上主要技术指标之外，还有一些其他的重要参数需要考虑，如功耗、工作电压、接口类型等。
这些参数根据具体应用的要求来选择，以满足系统的需求和性能要求。
总之，AD转换器的主要技术指标包括分辨率、采样率、动态范围、非线性和信噪比等。
什么是AD转换器及其在电子电路中的应用
什么是AD转换器及其在电子电路中的应用在电子电路中，AD转换器（Analog-to-Digital Converter）是一种电子设备，用于将模拟信号转换为对应的数字信号。
模拟信号是连续变化的信号，例如声音、光线强度等，而数字信号是离散的，由一系列二进制数字表示。
AD转换器的主要作用是将模拟信号转换为数字信号，以便于电子设备对其进行处理、存储和传输。
AD转换器在电子电路中具有广泛的应用。
下面将介绍一些常见的应用场景及其相关原理。
1. 传感器信号处理传感器是将物理量转换为电信号的装置，例如温度传感器、气压传感器等。
传感器通常输出的是模拟信号，而大多数的电子设备需要数字信号进行处理。
因此，在传感器信号处理中，AD转换器起到了至关重要的作用。
它可以将传感器输出的模拟信号转换为数字信号，并通过数字电路进行信号处理。
2. 数据采集系统在数据采集系统中，AD转换器用于将模拟信号转换为数字信号，以便于存储和处理。
例如，在工业自动化领域，AD转换器可以将传感器采集到的模拟信号转换为数字信号，然后通过串行通信或存储设备传输给控制系统。
3. 音频处理音频信号的处理常常需要数字信号进行。
AD转换器可将音频信号转换为数字信号，以便于数字音频设备进行处理和存储。
例如，音频采集卡中的AD转换器将麦克风捕捉到的声音转换为数字信号，然后传输给计算机进行进一步处理，例如音频合成、降噪等。
4. 显示器的驱动电路在液晶显示器等数字显示设备中，AD转换器用于将输入信号转换为适合驱动电路的数字信号。
由于显示器通常需要显示分辨率较高的图像或视频，因此需要高精度的AD转换器来确保信号的准确度和稳定性。
5. 无线通信系统在无线通信系统中，AD转换器用于将模拟信号（例如音频信号）转换为数字信号，以便于传输。
数字化的信号可以通过调制和解调的方式进行传输，提高传输信号的可靠性和质量。
AD转换器在无线通信系统中起到了关键作用，使得通信信号的数字处理更为方便和高效。
a d转换器工作原理
a d转换器工作原理
AD转换器是模拟信号和数字信号之间的转换器。
在AD转换过程中，模拟信号首先经过采样，然后经过量化和编码，最后转换为数字信号输出。
AD转换器的工作原理如下：
1. 采样：AD转换器会连续地对模拟信号进行采样，即在确定的时间间隔内获取一系列离散的样本值。
采样定理规定采样频率应该是模拟信号最高频率的两倍以上，以避免信号失真。
2. 量化：采样后的模拟信号经过量化处理，将连续的模拟信号转换为离散的量化电平。
量化的目的是将连续的模拟信号离散化，使其能够用数字形式表示。
量化过程中会根据固定的量化级别将连续的模拟信号映射到特定的离散电平上。
3. 编码：量化后的模拟信号需要通过编码转换为数字信号。
编码过程中使用的编码方式包括二进制编码、格雷码等。
编码后的信号将每个量化电平映射为一个数字代码，以表示该离散电平的数值。
4. 数字信号输出：编码后的数字代码通过输出接口输出为数字信号，供其他数字电路或设备使用。
数字信号可以在计算机系统中进行数字信号处理、分析和存储等操作。
总的来说，AD转换器通过采样、量化和编码的过程将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
采样将模拟信号离散化，量
化将离散化后的信号分级表示，编码将信号转换为数字代码，最后输出为数字信号。
这样可以实现模拟信号的数字化处理和传输。
AD转换器
满刻度值只是个名义值，实际的A／D转换器的最大输入 电压值总比满刻度值小1／2n（n为转换器的位数）。这是因 为0值也是2n个转换器状态中的一个。
例如12位的A／D转换器，其满刻度值为10V，而实际允 4095
二、A／D指A／D转换器在每秒钟内所能完成的转换次数。 转换速率也可表述为转换时间，即A／D转换从启动到结束 所需的时间，转换速率与转换时间互为倒数。 例如，某A／D转换器的转换速率为5MHz，则其转换时间 是200ns
二、A／D转换器的技术指标
4、满刻度范围
个模拟量泛指电压、电阻、电流、时间等参量，但在
二、A／D转换器的技术指标 1. 分辨率与量化误差 2. 转换精度 3. 转换速率 4. 满刻度范围
二、A／D转换器的技术指标
1. 分辨率与量化误差
分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最小变化程度的技 术指标。例如：某A/D转换器为12位，若用百分比表示，即表 示该转换器可以用212个二进制数对输入模拟量进行量化，其分 辨力为1LSB。
④ 改进型是在上述某种形式A／D转换器的基础上，为满足 某项高性能指标而改进或复合而成的。例如余数比较式即是在逐 次比较式的基础上加以改进，使其在保持原有较高转换速率的前 提下精度可达0.01％以上。
③ 非线性误差：是指实际转移函数与理想直线的最大偏移。 非线性误差不包括量化误差，偏移误差和满刻度误差。
④ 微分非线性误差：是指转换器实际阶梯电压与理想阶梯 电压(1LSB)之间的差值。为保证A/D转换器的单调性能，A/D转 换器的微分非线性误差一般不大于1LSB。非线性误差和微分非 线性误差在使用中很难进行调整。
AD转换器的介绍
AD转换器的介绍
AutoCAD是Autodesk公司推出的一款专业的CAD（计算机辅助设计）软件，支持该软件的2D和3D设计功能。
AutoCAD广泛应用于各行各业，尤其在建筑行业、机械行业、电子行业等领域都有较好的应用，AutoCAD 可以帮助企业快速完成设计、绘图、制图、与模型等各项任务，提高设计效率与准确度，为企业的生产管理带来极大的方便。
由于AutoCAD是一款专业的设计软件，因此很多人用它来完成一些特定的工作，但是它有一定的局限性，比如在发布图片时，AutoCAD需要经过多步流程处理、调整，容易出现渲染的问题，这也是为什么很多普通用户不想使用它的原因之一
为了解决AutoCAD使用和发布图片时的问题，技术开发者特别利用AutoCAD图纸，推出了专门的AutoCAD转换器，它可以将AutoCAD图纸转换为通用的图片格式，如jpg、png、tif等。
AutoCAD转换器是把AutoCAD图纸转换为其他常用格式的专业软件，它可以将AutoCAD图纸转换为jpg、png、tif等多种格式，可以确保高品质的输出效果，同时可以将AutoCAD各种格式的图纸文件转换为多种其他格式而不失真，比如DWG、DXF、DWF、HPGL、HGL、PLT等。
AutoCAD转换器的操作非常简单，用户可以在软件界面直接点击按钮来选择需要转换的文件，选择转换格式，然后点击开始转换按钮即可。
AD转换器大全
2.2 10位A/D转换器 145
2.2.1 低功耗八通道10位A/D转换器MAX148/MAX149 145
2.2.2 低功耗两通道10位A/D转换器MAX157/MAX159 146
2.2.3 300 ksps/400 ksps具有内部基准的八通道10位A/D转换器MAX1080/MAX1081 147
2.2.4 300 ksps/400 ksps具有内部基准的四通道10位A/D转换器MAX1082/MAX1083 148
2.2.11 具有转换结束输出. 11个输入通道的10位A/D转换器TLC1542/TLC1543 157
2.2.12 单输入通道的10位A/D转换器TLC1549 158
2.2.13 2.7 V～5.5 V低功耗四/八输入通道的10位A/D转换器TLV1504/TLV1508 159
2.2.5 400 ksps/300 ksps具有内部基准的10位A/D转换器MAX1084/MAX1085 150
2.2.6 具有3 V数字接口的八通道10位A/D转换器MAX1204 151
2.2.7 2.7 V～5.25 V低功耗10位A/D转换器MAX1242/MAX1243 152
2.3.27 10 μs. CMOS 12位A/D转换器ADS7808 197
2.3.3 LC2MOS八通道12位A/D转换器AD7890 166
2.3.4 LC2MOS12位A/D转换器AD7893 167
2.3.5 5 V 14位A/D转换器AD7894 169
2.1.3 低功耗. 多通道8位A/D转换器MAX1110/MAX1111 132
AD转换器
A/D转换器的量化误差 转换器的量化误差
二、A／D转换器的技术指标
1. 分辨率与量化误差
分辨率是衡量A/D转换器分辨输入模拟量最小变化程度的 转换器分辨输入模拟量最小变化程度的 分辨率是衡量 技术指标。 转换器的分辨率取决于A/D转换器的位数，所 转换器的位数， 技术指标。A/D转换器的分辨率取决于 转换器的分辨率取决于 转换器的位数 以习惯上以输出二进制数或BCD 码数的位数来表示。 码数的位数来表示。 以习惯上以输出二进制数或
A／D转换器概述 ／ 转换器概述
一、A／D转换器的定义 ／ 转换器的定义 A／D转换器是将模拟量转换为数字量的器件，这 ／ 转换器是将模拟量转换为数字量的器件， 转换器是将模拟量转换为数字量的器件 个模拟量泛指电压、电阻、电流、时间等参量， 个模拟量泛指电压、电阻、电流、时间等参量，但在 一般情况下，模拟量是指电压而言的。 一般情况下，模拟量是指电压而言的。 二、A／D转换器的技术指标 ／ 转换器的技术指标 1. 分辨率与量化误差 2. 转换精度 3. 转换速率 4. 满刻度范围
二、A／D转换器的技术指标
3、转换速率 、
转换速率是指A／ 转换器在每秒钟内所能完成的转换次数 转换器在每秒钟内所能完成的转换次数。 转换速率是指 ／D转换器在每秒钟内所能完成的转换次数。 转换速率也可表述为转换时间，即A／D转换从启动到结束 转换速率也可表述为转换时间， ／ 转换从启动到结束 所需的时间，转换速率与转换时间互为倒数。 所需的时间，转换速率与转换时间互为倒数。 例如， 转换器的转换速率为5MHz，则பைடு நூலகம்转换时间 例如，某A／D转换器的转换速率为 ／ 转换器的转换速率为 ， 是200ns。 。
三、A／D转换器的分类
逐次比较式A／ 转换器 转换时间一般在µs级 转换器： ① 逐次比较式 ／D转换器：转换时间一般在 级，转换精 度一般在0.1％上下，适用于一般场合。 度一般在 ％上下，适用于一般场合。 积分式A／ 转换器 其核心部件是积分器， 转换器： ② 积分式 ／D转换器：其核心部件是积分器，因此转换时 间一般在ms级或更长 但抗干扰性能强，转换精度可达0.01％ 级或更长， 间一般在 级或更长，但抗干扰性能强，转换精度可达 ％ 或更高。适于数字电压表类仪器采用。 或更高。适于数字电压表类仪器采用。 并行比较式又称闪烁式：采用并行比较， ③ 并行比较式又称闪烁式：采用并行比较，其转换时间可 达ns级，但抗干扰性能较差，由于工艺限制，其分辨率一般不高 级 但抗干扰性能较差，由于工艺限制， 于8位。可用于数字示波器等要求转换速度较快的仪器中。 位 可用于数字示波器等要求转换速度较快的仪器中。 改进型是在上述某种形式A／ 转换器的基础上 转换器的基础上， ④ 改进型是在上述某种形式 ／D转换器的基础上，为满足 某项高性能指标而改进或复合而成的。 某项高性能指标而改进或复合而成的。例如余数比较式即是在逐 次比较式的基础上加以改进， 次比较式的基础上加以改进，使其在保持原有较高转换速率的前 提下精度可达0.01％以上。 提下精度可达 ％以上。
8.2.2AD转换器工作原理
（1）电路组成
① 积分器： Qn=0，对被测电压uI进行积分； Qn=1，对基准电压-UREF进行积分。
② 检零比较器C：当uO≥0时，uC＝0；当uO＜ 0时，uC＝1。
③ 计数器：为n＋1位异步二进制计数器。第一
次计数，是从0开始直到2n对CP脉冲计数，形成固
定时间T1＝2nTc（Tc为CP脉冲的周期），T1时间到 时Qn＝1，使S1从A点转接到B点。第二次计数，是 将时间间隔T2变成脉冲个数N保存下来。
由于这种转换需要两 次积分才能实现，因此称 该电路为双积分型ADC。
工作过程：
① 准备阶段：转换控制信号CR＝0，将计数器 清0，并通过G2接通开关S2，使电容C放电；同时， Qn＝0使S1接通A点。
② 采样阶段：当t＝0时，CR变为高电平，开 关S2断开，积分器从0开始对uI积分，积分器的输出 电压从0V开始下降，即
8位逐次比较型A/D转换器波形图
2. 双积分型A/D转换器
基本原理：对输入模拟电压uI和基准电压-UREF 分别进行积分，将输入电压平均值变换成与之成正 比的时间间隔T2，然后在这个时间间隔里对固定频 率的时钟脉冲计数，计数结果N就是正比于输入模 拟信号的数字量信号。
（1）电路组成
双积分型ADC电路
T2
T1 U REF
UI
可见，T2∝UI。
结论：
第一，如果减小uI（即图7-12中的uI′），则当t＝T1 时，uO＝Up′，显然Up′＜Up，从而有T2′＜T2；
第二，T1的时间长度与uI的大小无关，均为2nTc； 第三，第二次积分的斜率是固定的，与Up的大小无 关。
由于T2＝NTc，所以
N
T2 TC
AD转换器
Sigma-delta AD转换器摘要：Sigma-delta模数转换器因为具有高分辨率、高集成度、成本低和使用方便的特点得到广泛的应用。
文中从信号的过采样，噪声整形，数字滤波和抽取等方面阐明Sigma-delta模数转换器的工作原理B并在此基础上，介绍Sigma-delta模数转换器的应用。
关键字：Sigma-delta模数转换器；过采样；数字滤波器1 AD转换器概述模数转换器即A/D转换器，或简称ADC，通常是指一个模拟信号转变为数字信号的电子元件。
模数转换器是工业测量和控制等领域中的重要器件。
按设计架构将它们分为5种基本的类型：Sigma-delta型、逐次逼近型、子范围型、管线型。
在这5种类型ADC中，Sigma-delta型因其采用了过采样和数字滤波技术而显得别具一格。
长期以来，由于对它的不了解，一些电路设计者往往忽视了对Sigma-delta型ADC的使用.但Sigma-delta型ADC的高分辨率,高性价比和低功耗等优点使它在直流和低频信号的测量中有着较为突出的表现。
本文探讨了Sigma-delta型ADC的工作原理及其特性并结合MAX110介绍了Sigma-delta型ADC在工程中的实际应用。
2 工作原理分析Sigma-delta模数转换器的组成框图如图1所示。
可分为数字和模拟两大部分，模拟部分是一个Sigma-delta调制器，以远大于奈奎斯特频率的采样率对模拟信号进行采样和量化，输出一位的数字位流；数字部分是一个数字滤波器，实现低通滤波和减取样的功能，作用是滤除大部分经过Sigma-delta调制器整形后的量化噪声，并对一位的数据位流进行减取样，得到最终的量化结果。
图1 Sigma-delta ADC 组成2.1 模拟信号数字化Sigma-delta模数转换器对模拟信号的数字化在Sigma-delta调制器这一部分完成。
它把模拟信号用增量调制的方法量化成一位的串行数字位流。
2.2 AD转换器
(4),偏移误差 ),偏移误差 偏移误差是指输入信号为零时, 偏移误差是指输入信号为零时,输出信号不为 零的值,所以有时又称为零值误差 零值误差. 零的值,所以有时又称为零值误差. ),满刻度误差 增益误差) 满刻度误差( (5),满刻度误差(增益误差) ADC的满刻度误差是指满刻度输出数码所对 ADC的满刻度误差是指满刻度输出数码所对 应的实际输入电压与理想输入电压之差. 应的实际输入电压与理想输入电压之差.
输出方式分可分为 并行,串行,串并行. 分可分为: 按输出方式分可分为:并行,串行,串并行. 按转换原理可分为:计数式,双积分式,逐次 转换原理可分为 计数式,双积分式, 可分为: 逼近式. 逼近式. 按转换速度可分为:低速(转换时间≥1s), 转换速度可分为:低速(转换时间≥ 可分为 中速(转换时间≤lms),高速( ),高速 中速(转换时间≤lms),高速(转换时间 和超高速(转换时间≤ ns) ≥1μs)和超高速(转换时间≤1ns) 按转换精度和分辨率可分为:3位,4位,8位, 转换精度和分辨率可分为: 可分为 10位,12位,14位,16位 10位 12位 14位 16位
2, AD574(MX574) , ( )
⑴.主要特性
1)12位逐次逼近式A/D转换器. 12位逐次逼近式 位逐次逼近式A 转换器. 转换时间为25μs,工作温度为0℃ 70℃, 25μs 0℃～ 2)转换时间为25μs,工作温度为0℃～70℃, 功耗390 mW. 功耗390 mW. 输入电压可为单极性( +10V +20V) 3)输入电压可为单极性(0～+10V,0～+20V) 或双极性( +5V, 10V～ 或双极性(-5V～+5V,-10V～+10V ). 4)可由外部控制进行12位转换或8位转换. 可由外部控制进行12位转换或8位转换. 12位转换或 12位数据输出分为三段 位数据输出分为三段, 段为高4 段为中4 5)12位数据输出分为三段,A段为高4位,B段为中4 段为低4 三段分别经三态门控制输出. 位,C段为低4位,三段分别经三态门控制输出. 所以数据输出可以一次完成,也可分为两次, 所以数据输出可以一次完成,也可分为两次,先 输出高8 后输出低4 输出高8位,后输出低4位.
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一、A/D转换的一般步骤及基本原理 二．A／D转换器的类型和主要性能指标 三、典型A／D转换器芯片
ADC0801 、AD574
四、A／D转换器接口技术
1、接口设计时要考虑的问题 2、8位并行输出A/D转换器接口 3、高于8位的并行输出A/D转换器接口
一、A/D转换的一般步骤及基本原理
（2）．外部特性（引脚功能）
VCC：主电源输入端。 VREF/2：基准电源输入端，当输入电压范围不是0～5V时， VREF/2应加入1/2输入范围的电压值。如输入电压是4V， 则VREF/2应接2V。 AGND：模拟信号地 GND：数字信号地 CLKIN：外电路提供时钟脉冲输入端。可外接时钟，也可 用内部时钟。外部时钟直接接到CLKIN，使用内部时钟，则 如图2-24所示外接电阻和电容，此时工作时钟频率 FCLK=1/1.1RC。为保证转换精度，此时钟频率不应高于 640KHz。 CLKR：内部时钟发生器外接电阻端，与CLKIN端配合，由 芯片自身产生时钟脉冲。 Vin(+),Vin(-)：ADC0801的两模拟信号输入端，用以接收 单极性、双极性和差模输入信号；
量化：用基本的量化电平的整数倍来表示 采样保持的模拟电压值。 编码：把已经量化的模拟数值用二进制编 码表示出来。
CP S
v（t） I
S
vI t） （
ADC的 量化编码电路
. . .
Dn-1 D1 D0
数字量输出（n位） ADC 输入模拟电压 取样保持电路 取样展宽信号
图1
ADC的组成部分
量化方法：只舍不入 、有舍有入
只舍不入方法的最小量化单位△=Um/2n;
有舍有入方法的最小量化单位△=2Um/（2n+1-1）
只舍不入方法
有舍有入方法的最小量化单位△=2Um/（2n+1-1）
有舍有入方法
2、A／D转换器的工作原理
实际中应用较多的是逐次逼近式，逐次逼近A／D转换器 是由一个比较器、D／A转换器、寄存器及控制逻辑电路组成。
A0=1，8位转换； A0=0，12位转换。
VLOG：逻辑电路供电输入端； VEE：负电源端-12V～-15V； VCC：正电源端，+12V～+15V ； REFOUT：+10 V基准电压输出； REFIN：参考电压输入； BIPOFFSET：双极性补偿。该引脚适当连接可实现单极性或 双极性输入 10 Vin： 10 V范围输入端，单极性输入0～+10 V， 双极性输入-5 V～+5 V。 20 Vin： 20 V范围输入端，单极性输入0～＋20 V， 双极性输入-10 V～＋10 V。 DB11～DB0：12位数字输出。 STS：转换结束信号。转换过程中为高电平，转换结束后变为 低电平。
（4）、偏移误差 偏移误差是指输入信号为零时，输出信号不为 零的值，所以有时又称为零值误差。 或者：使最低有效位成“1”状态时的实际输入 电压与理论电压之差
（5）、满刻度误差（增益误差） ADC的满刻度误差是指满刻度输出数码所对 应的实际输入电压与理想输入电压之差。 它使传输特性曲线绕坐标原点偏离理想特性曲 线一定的角度
三、典型A／D转换器芯片
1．ADC0801
它具有包括三态输出缓冲器的完整接口电路，可以直接与8 位微处理器连接。
⑴．主要特性
1）8位逐次逼近式A／D转换器，即分辨率8位。 2）转换时间为100μ s 3）单电源供电，＋5V 4）差动模拟输入信号范围0～＋5V 5）工作温度范围为-40～＋85℃ 6）有输出数据锁存器，当与计算机连接时，转换电路的输出 可以直接连接到CPU的数据总线上，无需加逻辑接口。
AD574A的转换程序段如下：
AD574A：MOV DPTR，#0FFF8H ；送端口地址入DPTR MOVX ﹫DPTR，A ；启动AD574A SETB P1.0 ；置P1.0为输入方式 LOOP：JB P1.0，LOOP ；检测P1.0口 INC DPTR ；使R/C为1 MOVX A，﹫DPTR ；读取高8位数据 MOV 41H，A ；高8位内容存入41H单元 INC DPTR ；使R/C 、A0均为1 INC DPTR ； MOVX A，﹫DPTR ；读取低4位 MOV 40H ，A ；将低4位内容存入40H单元 ... ... 上述程序是按查询方式设计，也可按中断方式设计编制相应的中断服务程 序。
6）内部具有三态输出缓冲器，可直接与8位、 12位或16位微处理器直接相连。 7）具有＋10.000V的高精度内部基准电压源， 只需外接一只适当阻值的电阻，便可向DAC 部分的解码网络提供参考输入。内部具有 时钟产生电路，不须外部接线。 8 ） 需 三 组 电 源 ： ＋ 5 V、VCC（＋12V～＋ 15V）、VEE（－12V～－15V）。 由 于 转 换 精 度高，所提供电源必须有良好的稳定性，并 进行充分滤波，以防止高频噪声的干扰。
行完以后，A/D转换过程也已结束，便可读入数据。
在这种方式中，为了保险起见，通常延时时间应略大 于A/D转换所需时间。 缺点：占用较多时间，适合于微处理器任务 较少的场合。
优点：可靠性高，不占用查询端口。
（2）程序查询等待法
在微处理器发出A／D转换启动命令后，就不断反复测 试转换结束信号STS的状态，一旦发现STS有效，就 执行输入转换结果数据的指令。接口简单，CPU同样 效率低，且从A／D转换完成到微处理器查询到转换结 束并读取数据，可能会有相当大的时延。
例1：某信号采集系统要求用一片A/D转换芯片 在1s(秒)内对16个热电偶的输出电压分时进 行A/D转换。已知热电偶输出电压范围为00.025V（对应0-450℃温度范围），需要分辨 的温度为0.1 ℃，试问应选择多少位A/D转换 器，其转换时间为多少？
解：对于从0-450℃温度范围，信号电压范 围为0-0.025V，分辨的温度为0.1 ℃， 这相当于0.1/450=1/4500的分辨率， 12位A/D转换器的分辨率为1/212=1/4096 所以必须选用12位以上的A/D转换器。 系统的取样速率为每秒16次，采样时间为 62.5ms，对于这样慢的取样，任何一个A/D 转换器都可以达到，可选用带采样保持器 的逐次逼近式A/D转换器
2、 AD574（MX574）
⑴．主要特性
1）12位逐次逼近式A／D转换器。 2）转换时间为25μs，工作温度为0℃～70℃， 功耗390 mW。 3）输入电压可为单极性（0～+10V，0～+20V） 或双极性（-5V～+5V，-10V～+10V ）。 4）可由外部控制进行12位转换或8位转换。 5）12位数据输出分为三段，A段为高4位，B段为中4 位，C段为低4位，三段分别经三态门控制输出。 所以数据输出可以一次完成，也可分为两次，先 输出高8位，后输出低4位。
按转换方式可分为：直接转换、间接转换。 直接转换：将模拟量转换成数字量， 间接转换：将模拟量转换成中间量，再将中 间量转换成数字量。
按输出方式分可分为：并行、串行、串并行。 按转换原理可分为：计数式、双积分式、逐次 逼近式。 按转换速度可分为：低速（转换时间≥1s）、 中速（转换时间≤lms）、高速（转换时间 ≥1μ s）和超高速（转换时间≤1ns） 按转换精度和分辨率可分为：3位、4位、8位、 10位、12位、14位、16位
例2：为了测量某材料的性质，要求以5000 点/s的速度采样，若要采样1min，试问， 至少要选用转换时间为多少的8位ADC芯片? 要多少字节的RAM存储采样数据? 解：每个点的采样时间1/5000=0.0002s 1min的采样点数=5000*60=30 0000 需要300000字节的RAM存储器
AD574管脚图
⑵．外部特性（引脚功能）
CS：片选信号，低电平有效
CE：芯片允许信号，高电平有效。
R/ C ：读出或转换信号。R/C =0，启动A/D转 换，R/C =1，读出转换结果。 12/ 8 ：数据输出方式控制信号
12/8 1，输出12位数据； 12/8 0，数据分两次输出。
A0：转换位数控制信号
2、8位并行输出A/D转换器接口
接口的一般形式
接口包括三态缓冲器、状态应答和地址选择等几个并行输入接 口所必备的部分，这些部分可以集成在A/D转换器之内，也可 以包含在由CPU、I/O端口及内存等组成的单片机内。
【例1】 ：ADC0801与8031/8051单片机接口设计
(1)．硬件连线 接口可以采用查询和中断二种控制方式。 (2)．软件设计 见课本P32、P33。
3、高于8位的并行输出A/D转换器接口
接口的一般形式
数据分两次输入，需增加一个并行接口。除此之外，其接口 形式和工作原理与8位ADC相同。
图2-32
高于8位ADC接口的一般形式
【例2】 ADC574与8031/8051 PC机接口设计
(1)．硬件连线 接口可以采用查询和中断二种控制方式。
(2)．软件设计
逐次逼近式转换过程如下： 初始时寄存器各位清为0，D7~D0=00000000B； 第一个时钟上升沿到来后，先将最高位置D7=1，预测 值为10000000B，送入DAC， 经D／A转换后生成的模拟量Vs，送入比较器中与输入 模拟量Vi进行比较。 若Vs＜Vi，该位的1被保留； 若Vs>Vi，说明数字过大，应将这个1清除； 第一个时钟上升沿到来后，再置次高位为D6=1，将寄 存器中新的数字量11000000B 送DAC；输出的Vs再与 Vi比较，若Vs＜Vi，保留该位的1，否则清除； 同样方法逐位比较下去，直到最低位为止； 最后寄存器中的内容即为输入模拟值转换成的数字量。
举例：有四位A/D转换器，满刻度值5V，现若输入3.5 模拟电压，试分析其逐次逼近的转换过程。
量化单位 = q 5V 5V 0.3125V 4
2 16
二．A／D转换器的类型和主要性能指标