AD-DA模拟数字转换电路解析
DA与AD转换原理详解
0 0 0 0 0 0 0 0
RFB RFB
AGND
DAC
ILE LE = “1” 0 随D变 CS# WR1# WR2 # XFER# LE = “0” D端数据被锁存
2. 数字到模拟转换：
• 8位D/A转换器DAC0830系列器件 典型应用方法 VOUT=VREF*（数字量输入/256)
DAC 典型应用接线
µ C
1408 DAC 8 PB0~7
OH: 0V FFH :-5V
3.
模拟到数字转换
• 8位A/D转换集成电路ADC0801 8位逐次逼近法A/D转换器； 模拟输入 ：0 — 5V 变化； 转换时间：100 uS；
VCC
10K CS# RD# WR# INTR# (ADC0801) DB7 | DB0 AGND VREF/2 DGND CLKR CLKIN VIN(+) VIN(-)
• 8位D/A转换器DAC0830系列器件
ILE： WR1#： WR2#: XFER#: Iout1,Iout2: Rfb: VREF： 输入锁存允许； 加载IN REG； 加载DAC REG； IN REG传到DAC REG； 外接OA输入； 反馈电阻接OA输出； 参考电源，控制输出电压变化范围。
µ P 接 口
定时：启动转换：
CS# …. WR#
….
300ns RESET INTR#
1~8个CLK周期 开始 A TO D
….
BUSY
内部状态 INTR #
NOT BUSY
转换时间 > 66CLK
周 期
FCLK=640KHz(TYP)
0.5 TCLK
3.
模拟到数字转换
AD、DA数字电路分析(完整电子教案)
AD 、DA 数字电路分析（完整电子教案）10.1 DA 转换器由于数字电子技术的迅速发展，尤其是计算机在控制、检测以及许多其他领域中的广泛应用，用数字电路处理模拟信号的情况非常普遍。
这就需要将模拟量转换为数字量，这种转换称为模数转换，用AD 表示（Analog to Digital ）；而将数字信号变换为模拟信号叫做数模转换，用DA 表示（Digital to Analog ）。
带有模数和数模转换电路的测控系统大致可用图10.2所示的框图表示。
传感器放大器功率放大器执行部件A/D 转换器D/A 转换器数 字电 路图10.2 一般测控系统框图图中模拟信号由传感器转换为电信号，经放大送入AD 转换器转换为数字量，由数字电路进行处理，再由DA 转换器还原为模拟量，去驱动执行部件。
图中将模拟量转换为数字量的装置称为AD 转换器，简写为ADC （Analog to Digital Converter ）；把实现数模转换的电路称为DA 转换器，简写为DAC （Digital to Analog Converter ）。
为了保证数据处理结果的准确性，AD 转换器和DA 转换器必须有足够的转换精度。
同时，为了适应快速过程的控制和检测的需要，AD 转换器和DA 转换器还必须有足够快的转换速度。
因此，转换精度和转换速度乃是衡量AD 转换器和DA 转换器性能优劣的主要标志。
【项目任务】测试电路如下所示，调试电路，分析该电路功能。
U11VDAC8D 0D 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7OutputVref+Vref-VCC 5VVCC5VVCC 5V U174LS161D QA 14QB 13QC 12QD 11RCO15A 3B 4C 5D 6ENP 7ENT 10~LOAD 9~CLR 1CLK2U274LS161DQA 14QB 13QC 12QD 11RCO15A 3B 4C 5D 6ENP 7ENT 10~LOAD 9~CLR 1CLK2模拟输出波形U O图10.3数模转换电路(multisim)【信息单】DA 转换器是利用电阻网络和模拟开关，将多位二进制数D 转换为与之成比例的模拟量的一种转换电路，因此，输入应是一个n 位的二进制数，它可以按二进制数转换为十进制数的通式展开为：00112n 2n 1n 1n n 2222⨯+⨯++⨯+⨯=----d d d d D而输出应当是与输入的数字量成比例的模拟量AA =KD n =K (00112n 2n 1n 1n 2222⨯+⨯++⨯+⨯----d d d d )式中的K 为转换系数。
第12章_AD和DA转换接口电路
Vref
n i 1
2 D (i-1) n-i
D/A转换芯片DAC0832的组成与工作原理
DAC0832是具有8位分辨率的D/A转换集成芯片， 内部具有两级8位寄存器，数据输入端可以直接与系统 总线相连。
1．DAC0832的特性 ·分辨率为8位。 ·输出电流稳定时间：1μs。 ·单一电源供电：+5V ~ +15V。
·D7 ~ D0 数字信号输出端，可直接接到系统 数据总线上。
·OE 数字信号D7 ~ D0输出允许信号，高电平 有效。
·VREF(+) 输入参考电压的正极。 ·VREF(－) 输入参考电压的负极。 ·VCC 电源，＋5V。 ·GND 地。 ·CLOCK 时钟信号输入端，输入频率范围为 10kHz ~ 1MHz，该信号决定了芯片的A/D转换速度。
如果输出的数字信号为1100，则理想的模拟电压 为：
2.5+1.25=3.75V 这个模拟电压可能和实际输入的模拟电压有一定
的误差，但是一定是小于最小的量化电压，在这个例 子中，最小的量化电压为0.3125V。
2. A/D转换的主要性能指标
1．分辨率 分辨率即所能分辨的最小模拟电压的能力，也就是
前面所述的最小量化电压。通常以输出二进制的位数表 示。位数越多，分辨率越高，转换精度也就越高。 2．量化误差
3．DAC0832的内部结构
数字量输入
ILE 19 1
CS
2
WR1 WR2 18 XFER 17
8位 输入 寄存器
LE1 &
&
&
8位 DAC 寄存器
LE2
8
8位 12 D/A 11 转换
VREF IOUT2 IOUT1
模电24(AD和DA转换器)全解
——输出模拟电压与输入数字量成正比。 VREF · Rf 比例系数K为 － n 2 ·R
10
例：集成D/A转换器 10位CMOS电流开关型D/A转换器 AD7533D/A转换器
D0 AD7520 D1 D2 D7 D8 D9 10K R RF IOUT1 IOUT2
– +
O
2R
2R
2R
2R
2R
N位模拟 开关
解码网络
求和电路
模 拟 量 输 出
N位数字量控制N位模拟开关的状态。 N位模拟开关状态控制解码网络是否把相应位的权 对应的模拟量→求和电路。
5
3、分类：
倒T型电阻网络型；
(1)按解码网络：
T型电阻网络型；
权电流型；
CMOS开关型
(2)按电子开关形式： • T型电阻网络
I +VREF
I 2
(2) 倒T形电阻网络中R和2R电阻比值的精度要高；
(3) 每个模拟开关的开关电压降要相等 为实现电流从高位到低位按2的整数倍递减，模拟开关 的导通电阻也相应地按2的整数倍递增。 为进一步提高D/A转换器的精度，可采用权电流型D/A转换器。
13
权电流型D/A 1. 分析：
Di =1, Si接通反相输入端 Di =0, Si接通同相输入端
各支路电流始终不变，即不需要电流建立时间。
(2)各支路电流直接流入运放的输入端，不存在传输时间差，
因而提高了转换速度，并减少了动态过程中输出电压的尖峰脉冲。
∴此种D/A转换器是目前速度最高，应用最多的一种。 问题: S开关导通压降若不完全相同，将影响转换精度。
12
关于D/A转换器精度的讨论
为提高D/A转换器的精度，对电路参数的要求： VREF Rf n 1 i O n ( Di 2 ) 2 R i0 (1) 基准电压稳定性好；
AD转换电路和DA转换电路
LE2
LE3
MSB
12位 相乘 型 D/A 转换 电路
LSB
10
14 UREF 13 Io2
Io1
11
Rf b
24 3
UCC
12
DAC1208
AD-DA转换器实例仿真
有一模数－数模转换电路如图，试根据不同转换频率， 仿真该电路
REF1=REF2=10V E Ovr
REF2
In 10sin4t
1
UR/2
+1
#
-1 N1
UR/4
d1
≥1
&
d0
AD转换器
集成A/D转换器ADC0809
启动 START CLK
IN7
8路 模拟 量输
入 IN0
3 位 ADDA 地址 ADDB
线 ADDC 地址锁 ALE 存允许
WR
8路 模拟 开关
地址 锁存 与 译码
控制逻辑与时序
-1
#
+1
SAR
开关树
三态输 出锁存 缓冲器
ADDA
UCC
+5V
ui7
IN7
REF(+)
…
……
REF(–)
ui0
IN0 GND
b)
DA转换器
D/A转换器的转换特性
对n位D/A转换器 ，设其输入是n位二进制数字输入信号 Din (d1,…dn), Din = d1x2-1+…+dnx2-n 如果D/A转换器的基准电压位UR,则理想D/A转换器的输 出电压U0可表示为 U0 = UR*Din
REF1
1
2
in Conv
数字电路 AD与DA转换 PPT
2、反馈比较型ADC
反馈比较方法的基本思想是,每次取一个数字量加到 DAC,经D/A转换便得到了一个模拟电压。用这个模拟电压 和被转换的输入模拟电压去比较,假如不相等,调整所取的数 字量,直至两个模拟电压相等为止。
反馈比较的方法是采纳器件少的设计方案。
分辨率 1 2n 1
n为被转换的二进制数的位数
DAC的位数越高,它的分辨率就越小。分辨率小说明在相同
条件下,输出最小电压小。
2、转换误差
由于DAC的各环节不可幸免地存在参数和性能方面的误差, 使得DAC也不可幸免地存在误差。转换误差常用输出电压满刻 度FSR的百分数表示。
例如AD7520的线性误差等于0、05%FSR,就是说转换误差 等于满刻度的万分之五。
另一步幅度离散是通过量化来实现的。
A/D转换实际的过程分为:
取样、保持、量化、编码四个过程。
◆取样(Sample)
取样就是将一个时间上连续的模拟信号转换为时间上离散 输形变脉下入状化 冲 图在信能的,所这图号做信示个中的到号:脉信较,。假冲息好具如是的,体取假等一说样如距致就频 取离。是率样的将较频,同随低率时时时较其间其高幅连输时度续出,其取变的转决化波换于的形的输信将输入号不出的转能与模换严输拟为格入量一保波。串留形如
并行比较型ADC,它通过电阻分压方式形成的各种比较电 平作为刻度。
并行比较型ADC的精度取决于:
(1) 量化电平的划分;划分越细(△越小),精度越高,比较器和 触发器的数目越多。
(2) 参考电压的稳定度。
(3) 分压电阻的精度和比较器的灵敏度。
从图上能够看出,当输出位数增加一位,其比较器的个数增 加一倍,由于比较器属于模拟电路,其集成度不是特别高,给制造 带来不便,价格较高,一般较少使用。但这种转换电路的最大优 点是速度快,这是其它转换电路无法实现的,故在速度较高的场 合,如视频信号的ADC等常有使用。
数电-AD-DA转换PPT
111 110 101 100 011 010 001 000
二进制 代码
7△=7/8V 6△=6/8V 5△=5/8V 4△=4/8V 3△=3/8V 2△=2/8V 1△=1 7△=14/15V 110 6△=12/15V 101 5△=10/15V 100 4△=8/15V 011 3△=6/15V 010 2△=4/15V 001 1△=2/15V 000 0△=0V
输入为二进制码，输出为模拟电压
0111
输出电压与输入旳二进制码旳值成正比
1000
n位二进制数dn-1dn-2…d0旳大小
n1
Dn dn1 2n1 dn2 2n2 ... d0 20 di 2i i0 n1
vO k di 2i i0
1001 1010 1011 1100 1101 1110 1111
S0 S1 S2 S3 VREF（-） I/16 I/8 I/4 I/2
VV+
+A
vO
注意：
该电路参照电压为负值， 电流从运放负极流出
恒流源旳实现：三极管集电极电流。
详细电路
LSB
MSB
RF
d3 d2 d1 d0 iO
I REF
VREF RR
S3 S2 S1 S0
+A2
vO
VREF RR
++A1
ADC
并联比较型
直接转换
计数比较型
ADC
反馈比较型 逐次比较型
间接转换 双积分型
ADC V-F变换型
按输出 方式
并行输出型 串行输出型
9.2 D/A转换器
D3D2D1D0 0000
数模转换电路输入输出旳关系
AD DA转换电路解析
uO
输入数字量分别控制D3、D2、D1、D0分别控制模拟开 关S3、S2、S1、S0 的工作状态。
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
当Di为“1”时，Si接通集成运放的反相输入端，当Di为 “0”时，Si接集成运放的同相输入端。集成运放的同相输入 端接地，由于虚地，则反相输入端也相当接地。这样，不 管开关SI接那边，流过各电阻支路的电流不变。根据电路的 连接关系，标出各支路电流方向及大小如图示：
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
输入4位数字量D3、D2、D1、D0分别控制模拟电子 开关S3、S2、S1、S0的工作状态。当Di为“1”时，开关 Si接通参考电压UREF，反之Di为“0”时，开关Si接地。 求和运算放大器的输出电压为：
LSB D0 I0 S0 2 3R S1 2 2R D1 I1 S2 2 1R D2 I2 S3 20R MSB D3 I3 R/2
传感器 A/D 数字控制系统 D/A 模拟控制器
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
可以看出， A/D 转换和 D/A 转换是现代数字化设备中不 可缺少的部分，是数字电路和模拟电路中间的接口电路。 为了保证数据处理结果的准确性，要求 A/D 、 D/A 转换 有一定的转换精度。同时，为了适应快速过程控制和检测的 需要， A/D 转换和 D/A 转换必须有足够快的转换速度。为此， 转换精度和转换速度乃是衡量 A/D 转换和 D/A 转换性能优劣 的主要标志。
+
uO
UREF
数字逻辑电路电子教案 西北大学信息学院
LSB D0 I0 S0 2 3R S1 2 2R
D1 I1 S2 2 1R
D2 I2
MSB D3 I3 S3 20R
AD、DA转换
1
0 1
0
0
0 0 0 0 0 0 0 0
0
2、逐次逼近型ADC
其工作原理可用天平秤重作比喻。若有四个 砝码共重15克，每个重量分别为8、4、2、1克。 设待秤重量Wx = 13克，可以用下表步骤来秤量：
砝码重 第一次
结
论
暂时结果 8 克 12 克 12 克
8 克 砝码总重 < 待测重量Wx ，故保留
0~5V或
0~10V
D/A 功能(续)
4位数据: 0000 0V 分辨率:
5V/15=0.333V 1111 5V /每1个最低有效位
8位数据: 00000000
0V
分辨率:
5V/255=0.0196V
11111111
5V
/每1个最低有效位
(2) D/A的组成 由三部分电路组成
电阻网络
模拟电子开关
A/D、D/A转换电路
Digital processing system with an ADC at the input and a DAC at the output
主要内容
D/A 、A/D转换的基本原理 各种D/A 、A/D转换器的工作原理
引言
模－数转换：模拟信号→数字信号： A/D转换器 (ADC:Analog Digital Converter) 数－模转换：数字信号→模拟信号：
7E/8
R 6E/8 R 5E/8
+
E
D C B A
编 码 器
D2
电路由三部 分组成: 分压器、 比较器和编码器。
R
4E/8 R 3E/8 R 2E/8 R E/8 R
+
模拟 数字 转换 电路 工程 设计 ad da
模拟数字转换电路工程设计 ad da文章标题：模拟数字转换电路工程设计及应用一、引言模拟数字转换（AD-DA）电路在现代电子技术中扮演着重要的角色。
它能够将模拟信号转换为数字信号，或者将数字信号转换为模拟信号。
本文将深入探讨AD-DA电路的工程设计及应用，以及对其在电子领域中的重要性和影响。
二、AD-DA电路的原理介绍AD-DA电路是指模拟数字转换器（ADC）和数字模拟转换器（DAC）。
ADC能够将模拟信号转换为数字信号，而DAC则能够将数字信号转换为模拟信号。
它们在数字信号处理、通信系统、音频处理、测量和控制系统等领域中得到广泛应用。
AD-DA电路的设计需要考虑到信号精度、速度、功耗和成本等因素，因此工程设计非常重要。
三、AD-DA电路的工程设计1. 信号采集与处理：在AD-DA电路设计中，信号采集是至关重要的环节。
需要考虑到模拟信号的采样频率、采样精度和信噪比等参数，以确保采集到的数据具有足够的准确性和稳定性。
对于数字信号的处理也需要注意数据的压缩、滤波和编码等技术。
2. 电路设计与集成：AD-DA电路的设计需要考虑到模拟和数字信号的转换精度和速度，因此需要合理选择集成电路和模拟电路的设计方案。
功耗和面积也是需要考虑的因素，特别是在移动设备和无线通信系统中。
3. 抗干扰与稳定性：在工程设计中，需要考虑到电路的抗干扰能力和稳定性，以保证在复杂的电磁环境中能够正常运行。
地线和供电的设计也需要特别注意，以减少电路中的噪声和干扰。
4. 应用领域需求：不同的应用领域对AD-DA电路的产品需求也各不相同，在工程设计中需要考虑到具体的应用场景和功能需求，以满足用户的实际需求。
四、AD-DA电路的应用1. 通信系统：在数字通信系统中，AD-DA电路能够完成模拟信号和数字信号之间的转换，包括模拟信号的采集、数字信号的调制和解调等功能。
它在无线通信、光纤通信和卫星通信等领域中得到广泛应用。
2. 音频处理：在音频处理设备中，AD-DA电路能够完成音频信号的采集、处理和输出，包括音频的采样、编解码、音频放大和混音等功能，广泛应用于音频采集卡、数字音频播放器和音频混音台等设备中。
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)。
DA和AD转换电路图PPT课件
B为0时，Vout也为0，输入数字量为255时，Vout为 最大值,单极性。
（20221）/3/12双极性电压输出
12
双极性电压输出，采用图11-3接线：
Vout =（B－128）*（VREF/128）
DAC0832各端口地址：
FDH: 1#DAC0832数字量输入控制端口
FEH: 2#DAC0832数字量输入控制端口
FFH: 1#和2#DAC0832启动D/A转换端口
工作寄存器0区的R1指向addr1；1区的R1指向addr2；
0区的R2存放数据块长度；0区和1区的R0指向DAC端口
地址2021。/3/12程序为：
由上式，在选用+VREF时，（1）若输入数字量b7＝1， 则Vout为正；（2）若输入数字量b7＝0，则Vout为负。
在选用-VREF时，Vout与+VREF时极性相反。
2021/3/12
13
（3）DAC用作程控放大器 DAC还可作程控放大器，见图11-4。
2021/3/12
14
DAC的输出和输入之间的关系:
Vout = -Vin*(256/B）
256/B看作放大倍数。但输入数字量B不得为“0”。 3. MCS-51与DAC0832的接口电路 (1)单缓冲方式
DAC0832的两个数据缓冲器有一个处于直通方式， 另一个处于受控的锁存方式。
在不要求多路输出同步的情况下，可采用单缓冲方 式。
单缓冲方式的接口如图11-5:
21
MOVX @R0，A LCALL DELAY2 SJMP LOOP
第九章数模（DA）和模数（AD）转换电路
第九章 数模（D/A ）和模数（A/D ）转换电路一、 内容提要模拟信号到数字信号的转换称为模—数转换，或称为A/D （Analog to Digital ），把实现A/D 转换的电路称为A/D 转换器（Analog Digital Converter ADC ）；从数字信号到模拟信号的转换称为D/A （Digital to Analog ）转换，把实现D/A 转换的电路称为D/A 转换器（ Digital Analog Converter 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。
二、 重点难点本章重点内容有：1、D/A 转换器的基本工作原理（包括双极性输出），输入与输出关系的定量计算；2、A/D 转换器的主要类型（并联比较型、逐次逼近型、双积分型），他们的基本工作原理和综合性能的比较；3、D/A 、A/D 转换器的转换速度与转换精度及影响他们的主要因素。
三、本章习题类型与解题方法 DAC网络DAC 权电阻 ADC 直接ADC间接ADC权电流型DAC权电容型DAC开关树型DAC输入/输出方式 并行 串行 倒梯形电阻网络DAC这一章的习题可大致分为三种类型。
第一种类型是关于A/D 、D/A 转换的基本概念、转换电路基本工作原理和特点的题目，其中包括D/A 转换器输出电压的定量计算这样基本练习的题目。
第二种类型是D/A 转换器应用的题目，这种类型的题目数量最大。
第三种类型的题目是D/A 转换器和A/D 转换器中参考电压V REF 稳定度的计算，这种题目虽然数量不大，但是概念性比较强，而且有实用意义。
（一）D/A 转换器输出电压的定量计算【例9 -1】图9 -1是用DAC0830接成的D/A 转换电路。
DAC0830是8位二进制输入的倒T 形电阻网络D/A 转换器，若REF V =5 V ，试写出输出电压2O V 的计算公式，并计算当输人数字量为0、12n - (72)和2n -1(82-1)时的输出电压。
(完整版)AD、DA转换原理数模、模数转换
2. 工作原理
由于集成运算放大器的电流求和点Σ为虚地， 所以每个2R电阻的上端都相当于接地，从网络的A、 B、C点分别向右看的对地电阻都是2R。
2020/7/25
9
因此流过四个2R电阻的电流分别为I/2、I/4、 I/8、I/16。电流是流入地，还是流入运算放大器， 由输入的数字量Di通过控制电子开关Si来决定。故 流入运算放大器的总电流为：
1 分辨率 ＝ 2n 1
位数越多，能够分辨的最小输出电压变化量就
越小，分辨率就越高。也可用位数n来表示分辨率。
2020/7/25
16
2. 转换速度
D/A转换器从输入数字量到转换成稳定的模拟 输出电压所需要的时间称为转换速度。
不同的DAC其转换速度也是不相同的，一般约 在几微秒到几十微秒的范围内。
2020/7/25
精度由电阻的精度定，而此电路中阻值差别大，对集成不利
2020/7/25
7
倒T形电阻网络DAC
双向模拟开关 DD1电＝ ＝.源10电时时组电路接接成路组运 地。由成放解码网络、模拟开关、求和放求 算大放和器大集和器成基运准
基准参 考电压
2020/7/25
R－2R倒T 形电阻解 码网络
图7-2 倒T型电阻网络DAC原理图
模拟量：
uo＝K(D3×23＋D2×22＋D1×21＋D0×20)10
uo＝K(1×23＋1×22＋0×21＋1×20)10
(K为比例系数)
2020/7/25
3
组成D/A转换器的基本指导思想：将数字量按 权展开相加，即得到与数字量成正比的模拟量。
n位D/A转换器方框图
D/A转换器的种类很多,主要有： 权电阻网络DAC、 T形电阻网络DAC 倒T形电阻网络DAC、 权电流DAC
AD与DA转换实验详解
PwmOut(i);
j=100;
while(--j);
}
}
}
void Delay(uint16 ms)
{int i,j;
for(i=0;i<ms;i++)
for(j=0;j<100;j++);
}
仿真波形如右图所示：
2、设计程序，利用STC12C5A60S2单片机内部PCA模块产生PWM信号，经低通滤波后输出正弦波。
此外，CCAP1H（字节地址为FBH）和CCAP1L（字节地址为EBH）分别是PCA模块1捕捉/比较寄存器的高8位和低8位。在8位PWM模式下，当PCA计数器低8位（CL）的值小于CCAP1L时，PWM1引脚输出为低，大于或等于CCAP1L时，PWM1引脚输出为高；另外，当CL的值由FFH加到00H（溢出）时，CCAP1H的当前值自动加载到CCAP1L中，因此，程序只需对CCAP1H进行设定，即可在PWM1引脚稳定输出相应占空比的PWM信号。
void PwmInit()
{CMOD=0x08;
CCAPM1=0x42;
CR=1;
}
void PwmOut(uint8 Duty)
{CCAP1H=255-Duty;
}
void main()
{
int i,j;
PwmInit();
/*while(1)
{PwmOut(30);
Delay(800);
PwmOut(120);
ADC_CONTR&=~0x10;
return ADC_RES;
}
void UartInit()
{
TMOD=0x20;
TH1=TL1=0xFD;
AD与DA转换简介及其应用
A/D与D/A转换简介及其应用班级：姓名：学号：一、背景随着现代科学技术的迅猛发展,特别是数字系统已广泛应用于各种学科领域及日常生活,微型计算机就是一个典型的数学系统。
但是数字系统只能对输入的数字信号进行处理,其输出信号也是数字信号。
而在工业检测控制和生活中的许多物理量都是连续变化的模拟量,如温度、压力、流量、速度等,这些模拟量可以通过传感器或换能器变成与之对应的电压、电流或频率等电模拟量。
为了实现数字系统对这些电模拟量进行检测、运算和控制,就需要一个模拟量与数字量之间的相互转换的过程。
即常常需要将模拟量转换成数字量,简称为AD 转换,完成这种转换的电路称为模数转换器(Analog to Digital Converter) ,简称ADC;或将数字量转换成模拟量,简称DA转换,完成这种转换的电路称为数模转换器(Digital to Analog Converter) ,简称DAC。
二、ADC和DAC基本原理及特点1、模数转换器(ADC)的基本原理模拟信号转换为数字信号,一般分为四个步骤进行,即取样、保持、量化和编码。
前两个步骤在取样-保持电路中完成,后两步骤则在ADC中完成。
常用的ADC有积分型、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。
其基本原理及特点:1）积分型(如TLC7135) 。
积分型ADC工作原理是将输入电压转换成时间或频率,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ADC大多采用积分型,现在逐次比较型已逐步成为主流。
双积分是一种常用的AD 转换技术,具有精度高,抗干扰能力强等优点。
但高精度的双积分AD芯片,价格较贵,增加了单片机系统的成本。
2）逐次逼近型(如TLC0831) 。
逐次逼近型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。
AD-DA 转换电路
AD转换就是模数转换，也可以是整流。
顾名思义，就是把模拟信号转换成数字信号。
模拟量可以是电压、电流等电信号，也可以是压力、温度、湿度、位移、声音等非电信号。
但在A/D转换前，输入到A/D转换器的输入信号必须经各种传感器把各种物理量转换成电压信号。
A/D转换后，输出的数字信号可以有8位、10位、12位、14位和16位等。
DA转换就是数模转换，就是将离散的数字量转换为连接变化的模拟量。
与数模转换相对应的就是模数转换，模数转换是数模转换的逆过程。
接下来我们将从转换器的分类，技术指标，模数变换的方法以及模数转换器的参数等这几方面来介绍数模转换。
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模拟量与数字量
模拟量——连续变化的物理量
DAC 数字/模拟转换器
模拟/数字转换器 ADC
数字量——时间和数值上都离散的量
模拟输入输出系统示意图
模拟信号 现场信号 传感器 1 采样保持器 A/D转换器 传感器 放大器 多 低通滤波器 现场信号 将各种现场的物理量测量出来 路 把传感器输出的信号放大到 ADC 所需 数字信号 采样保持器 低通滤波 传感器 多路开关 放大器 2 用于降低噪声、滤去高频干扰， 开 并转换成电信号（模拟电压或电流） 的量程范围 周期性地采样连续信号， 关 把多个现场信号分时地接通到 A/D转换器 以增加信噪比 微型 并在 A/D 转换期间保持不变 计算机 现场信号 放大器 … n 传感器 放大器 低通滤波
6.1 D/A转换器工作原理
模拟量
DAC 数字/模拟转换器
数字量
6.1 D/A转换器
一、D/A功能: 将数字量成正比地转换成模拟量
4位
8位 n= 10位 12位 16位
数字量 n位 D/A
模拟量 0~5V或 0~10V
D/A 功能(续)
4位数据: 0000 0V 分辨率:
5V/15=0.333V
低通滤波
控制信号 受控对象
模拟信号 放大驱动电路
D/A转换器
数字信号
利用D/A转换、A/D转换的系统
模拟信号 声音、图 像等 检测电路 模拟电 信号 A/D转换 数字信 号
模拟信 号 喇叭、显像管等
数字信 号
数字电路 或计算机 系统
D/A转换
利用D/A转换、A/D转换的系统
想一想：你身边有哪些电子产品内需要A/D转换器和 D/A转换器？
D/A转换器的原理图（4）
Iout1＝I0＋I1＋I2＋I3 ＝VREF/2R×（1/8＋1/4＋1/2＋1） Rfb＝R Vout＝－Iout1×Rfb ＝－VREF×[（20＋21＋22＋23）/24] Vout＝－（D/2n）×VREF
三、DAC的主要性能参数及选用方法 一、转换精度 1、分辨率
模拟信号数字信号： A/D转换器 (ADC－Analog Digital Converter) 数字信号模拟信号：
D/A转换器 (DAC－ Digital Analog Converter)
数/模与模/数转换器是计算机与外部设备 的重要接口,也是数字测量和数字控制系统的 重要部件。随着电子技术的发展，数/模与模/ 数转换器的应用领域越来越广，对数/模与模/ 数转换器的要求也越来越高，新型的数/模与 模/数转换器也不断地涌现。
这种转换器用到的权 电阻规格太多，不易 采用集成技术制造。源自根据反相比例运算公式可得：
Vref RF u0 (d 0 2 3 d1 2 2 d 2 2 1 d 3 20 ) R
显然，输出模拟电压的大小直接与输入 二进制数的 大小成正比，从而实现了数字量 到模拟量的转换 。
2、T型R-2R电阻网络电路
电阻网络
a VREF S3 I3 R 2R S2 I2 b R 2R S1 I1 c
R
2R S0
d 2R 2R Rfb I0 Iout1 _ Iout2 + Vout 电子开关 Rfb
D3
D2
基准电压
D1
D0
D/A转换器的原理图（2）
a VREF S3 I3 R 2R S2 I2 b R 2R S1 I1 c
1111 5V /每1个最低有效位
8位数据: 00000000
0V
分辨率: 5V/255=0.0196V
11111111
5V
/每1个最低有效位
二、D/A转换的转换特性
数字量 → 按权相加 → 模拟量
1101B ＝ 1×23＋1×22＋0×21＋1×20
Vout＝－（D/2n）×VREF
＝ 13
VREF n 1 n2 1 0 u o n (d n 1 2 d n 2 2 d1 2 d 0 2 ) 2
阻抗＝2R
R
2R S0
d 运算放大器 2R 2R Rfb I0 Iout1 _ Iout2 + Vout
D3
D2
D1
D0
虚地
D/A转换器的原理图（3）
Va＝VREF Vb＝VREF/2 Vc＝VREF/4 Vd＝VREF/8
I0＝Vd/2R＝VREF/（8×2R） I1＝Vc/2R＝VREF/（4×2R） I2＝Vb/2R＝VREF/（2×2R） I3＝Va/2R＝VREF/（1×2R）
第6章 模拟数字转换电路
教学基本要求
1. 掌握T形电阻网络D/A转换器(DAC)、集成D/A转换器的 工作原理及应用。 2. 掌握并行比较、逐次比较、双积分A/D转换器(ADC)的工
作原理及其特点。
3. 正确理解D/A、A/D转换器的主要参数。
概述
随着大规模集成电路和计算机技术的飞速发展，数 字技术渗透到各个技术领域，各种以数字技术为基础核 心的装置和系统层出不穷，如数字仪表、数字控制、数 字通信、数字电视等。但是自然界中大多数物理信号和 需要处理的信息却以模拟信号的形式出现，如语音、温 度、位移、压力等。所以，要想用数字技术对这些信号 进行处理和加工，就必须首先把模拟信号转换成数字信 号，这就是模数转换（ADC）；另一方面，在许多情况 下为了显示直观或便于控制，必须将数字量转换成模拟 量，这就是数模转换（DAC）。
指输入数字量的最低有效位（LSB）变化1个字所引起的输 出电压变化值相对于满刻度值（最大输出电压）的百分比。 实际使用时，常用输入数字量的位数来表示分辨率高低。
分辨率的表示：
分辨率用输入二进制数的有效位数表示。如10位二进制D/A 转换器，其分辨率为10位。 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：
三、D/A转换器结构及工作原理
由三部分电路组成
电阻网络 模拟电子开关 求和运算放大器
1 加权电阻网络D/A变换器
这种变换器由“电子模拟开关”、“权电阻求和网络” 、“运算放大器”和“基准电源”等部分组成。
电子模拟开关( S0-S3)动作受二进制数d0-d3 控制。 当 dK ＝1 时，则相应的开关SK 接到位置1上，将基 准电源UR经电阻Rk引起的电流接到运算放大器的虚 地点（如图中S0、S1）；当dk＝0 时，开关Sk 接到位 置0 ，将相应电流直接接地而不进运放。