模数与数模转换电路
数电电子第7章 数模(DA)和模数(AD)转换
28
D7
27
D1
21
D0
20 )
VREF R 210
9
i0
Di
2i
VREF R 210
D
模拟输出电流（流入运算放大 器虚地）与10位二进制数的数 值（即数字量）成正比，实现 了数字/模拟电流的转换
式中Ｄ为输入二进制数的数值。
接入运算放大器后，则可 将数字量转换为模拟电压，运放 的输出电压：
（二）集成D/A转换器的结构及分类
各种类型的集成DAC器件多由参考电压源，电阻网络和电子开关三个 基本部分组成。
按电阻网络的结构不同，可将DAC分成T形R-2R电阻网络DAC、倒T 形R-2R电阻网络DAC及权电阻求和网络DAC等几类。由于权电阻求和网 络中电阻值离散性太大，精度不易提高，因此在集成DAC中很少采用。T 形R-2R电阻网络DAC、倒T形R-2R电阻网络DAC中只有两种阻值的电阻， 因此最适用于集成工艺，集成DAC普遍采用这种电路结构。倒T形R-2R电 阻网络DAC在集成芯片中比T形R-2R网络DAC应用更广泛。
（二）集成Ａ/Ｄ转换器的主要参数 1．分辨率 其含义与DAC的分辨率一样，通 常也可用位数来表示，位数越多，分辨率（有时 也称分辨力）也越高。
2．量化编码电路
用数字量来表示采样信号时，必须把它转化成某个最 小数量单位的整数倍，这个转化过程叫量化，所规定的最 小数量单位叫作量化单位，用Ｓ表示。
将量化的数值用二进制代码表示，称为编码。这个二 进制代码便是Ａ/Ｄ转换器的输出信号。
量化的方法一般有两种形式：
1）舍尾取整法
2）四舍五入法
用舍尾取整法量化时，最大量化误差为1S，用四舍五 入法量化时，最大量化误差为S/2。所以，绝大多数ADC 集成电路均采用四舍五入量化方式。
模数转换与数模转换电路问答
模数转换与数模转换电路问答No. 001Σ-Δ型模数转换器与传统的A/D转换器有什么差别？Σ-Δ型模数转换器由Σ-Δ调制器和数字抽取滤波器组成，Σ-Δ调制器量化对象不是传统A/D转换器中信号采样点的幅值，而是相邻两个采样点幅值之间的差值，并将这种值编码为1位的数字信号输出；数字抽取滤波器则具有数字抽取（重采样）和低通滤波的双重功能。
它和传统滤波器最大的差别在于：传统的A/D转换器可以多个通道模拟信号输入共用一个转换器，而Σ-Δ型模数转换器是一个通道一个转换器，传统的A/D转换器每一通道的前端都需要一个抗混叠滤波器，而Σ-Δ型模数转换器因其数字抽取滤波器具有低通滤波功能而避免了混叠失真，所以不需要此器件。
No. 002I2C接口9通道14位电流DAC MAX5112的性能如何？MAX5112是一款14位、9通道电流输出数/模转换器（DAC）（见图1）。
该器件工作在低至3.0V电源，并提供14位的性能，而无需任何调整。
图1MAX5112的内部功能框图器件输出范围优化用于偏置大功率可调节激光源，9个通道中每一路都带有电流源。
并行连接DAC输出可获得额外电流或更高的分辨率。
器件包含内部基准。
I2C兼容接口能够以高达400MHz的时钟速率驱动器件，通过高电平有效的异步CLR输入能够将DAC复位至0，无需使用串口。
器件为驱动接口逻辑电路提供独立的电源输入。
MAX5112工作在-40℃～+105℃温度范围，提供3mm×3mm、36焊球WLP 和5mm×5mm、32引脚TQFN封装。
MAX5112的特点和优势：●低至3.0V的供电电压●集成多路复用器用于输出1和输出2●并行连接输出可增大电流或提高分辨率●I2C兼容串行接口●内部基准●过热保护●-40℃～+105℃温度范围●提供36焊球WLP或32引脚TQFN封装No. 003A/D前都需要加抗混叠滤波器吗？根据奈奎斯特采样定律，A/D的采样频率fs必须高于信号最高频率的两倍，因此一般A/D在进行数模转换前，都会在A/D前加一个抗混迭滤波器，滤去fs/2以上的频率，消除混迭失真的影响。
电路基础原理数字信号的模数转换与数模转换
电路基础原理数字信号的模数转换与数模转换电路基础原理：数字信号的模数转换与数模转换在现代电子技术中，数字信号的模数转换和数模转换是非常重要的概念。
它们是将模拟信号转换为数字信号和将数字信号转换为模拟信号的过程。
本文将探讨数字信号的模数转换和数模转换的基本原理及其在电路中的应用。
一、数字信号的模数转换数字信号的模数转换（Analog-to-Digital Conversion, ADC）是指将模拟信号转换为数字信号的过程。
在这个过程中，连续的模拟信号被离散化为一系列离散的数字信号。
模数转换的过程包括采样和量化两个步骤。
采样是指对连续时间内的模拟信号进行离散化，取样点的时间间隔称为采样周期。
而量化则是对采样得到的离散信号进行幅度的近似描述，将其转换为一系列离散的数值。
在实际应用中，模数转换器（ADC）通常采用电压-数字转换器（Voltage-to-Digital Converter, VDC）来实现。
VDC使用一系列的比较器来比较模拟信号与参考电压之间的差异，并将其转换为数字信号。
数字信号的模数转换在现代电子技术中具有广泛的应用。
例如，在通信领域中，模数转换是将声音、图像等模拟信号转换为数字信号的关键步骤。
在工业自动化中，模数转换则是传感器将物理量转换为数字信号的基础。
二、数字信号的数模转换数字信号的数模转换（Digital-to-Analog Conversion, DAC）是指将数字信号转换为模拟信号的过程。
在这个过程中，一系列离散的数字信号被重构为连续的模拟信号。
数模转换的过程包括数值恢复和模拟滤波两个步骤。
数值恢复是指根据数字信号的编码方式，将数字信号转换为相应的数值。
而模拟滤波则是通过滤波器对数值恢复后的数字信号进行平滑处理，去除数字信号中的高频成分，生成连续的模拟信号。
在实际应用中，数模转换器（DAC）通常采用数字-电压转换器（Digital-to-Voltage Converter, DVC）来实现。
数字技术电路课件第九章 数模与模数转换电路
Di 2
（MSB） D7 12 数字量输入 3 V EE = -15V
16 0.01μF
DAC0808 D/A转换器输出与输入的关系（ 设VREF=10V）
五． D/A转换器的主要技术指标
1.转换精度 （1）分辨率——D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。 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）。 （2）转换误差——
(LSB) D0 D1 D2 (MSB) D3 Rf
iΣ
A
+
vo
S0 2R 2R I 16 R I 16 I 8 2R
S1 I 8 R I 4 2R
S2 I 4 R I 2 2R
S3 I 2 +V R EF I
可算出，基准电流 I=VREF/R， 则流过各开关支路（从右到左）的电流分别为 I/2、I/4、I/8、I/16。 于是得总电流：
N沟道MOS管T作为开关用。 当控制信号vL为高电平时，T导通，vI经电阻Ri和T向电容Ch充电。 则充电结束后 vO=－vI=vC。 当控制信号返回低电平后，T截止。Ch无放电回路，所以vO的数值 可被保存下来。
vo
Dn-1 输入 输出
010 011 100 101
110 111 D
二． 倒T形电阻网络D/A转换器（4位）
图中S0～S3为模拟开关，由输入数码Di控制， 当Di=1时，Si接运算放大器反相输入端（虚地），电流Ii流入求和电路； 当Di=0时，Si将电阻2R接地。
所以，无论Si处于何种位置，与Si相连的2R电阻均接“地”（地或虚地）。
第9章数模和模数转换
Vref 2n
i
1 LSB 2
~
Vref 2n
i
1 2
LSB
Xi
i = 0, 1, 2,…, n-1.
1 2
LSB
Vref 2n1
称为量化误差
9.3.1 ADC的工作过程
1. 采样与保持 采样：按一定的时间间隔取信号一瞬间的值。
输入信号 采样脉冲 采样信号
为采样时间
TS 为采样周期
x2 4
x3 8
Vref 23 R
x122 x2 21 x3 20
Vref 23 R
X
V0 iRf
Vref 23
Rf R
X
当 Rf
R
时， V0
Vref 23
X
9.1.4 R-2R倒梯形DAC
从每个节点(ABC)向右看，等效电阻都是2R。因
此每过一个节点，电流减小一半。
x1
Vref R
x2
Vref 2R
x3
Vref 4R
R f Vref 22 R
x122 x2 21 x3 20
Vref 23
X
其中取 R 2R f ，x1, x2 , x3 取值为0或1。
9.1.3 R-2R T形电阻网络DAC
(1) 当 x3 = x2 = 0, x1 = 1 时
普通电视图象信号，最高频率达 5.5MHz，用 24位真彩 色，采样频率用 11MHz，则转换输出码率为 264Mb ps，即 31.47MByte ps。用普通光盘可以存储约 20秒种。
电路中的模数转换与数模转换的原理与应用
电路中的模数转换与数模转换的原理与应用在现代电子设备中，模数转换和数模转换是一些关键的技术，广泛应用于音频、视频和通信等领域。
这些转换技术允许我们将模拟信号和数字信号之间进行转换，并在电路设计中发挥重要作用。
本文将探讨模数转换和数模转换的原理和应用。
一、模数转换（ADC）模数转换（Analog-to-Digital Conversion，简称ADC）是将连续的模拟信号转换为离散的数字信号的过程。
它的原理基于量化和编码两个步骤。
首先，量化将连续的模拟信号分为不同的离散级别。
这个过程类似于将一个连续的信号映射到一组离散的数值上。
量化程度的精确度决定了数字信号的分辨率。
常见的量化方法有线性量化和非线性量化。
接下来，编码将量化后的数值转换为数字信号。
常见的编码方式包括二进制编码、格雷码和翻转码等。
其中，二进制编码是最常用的编码方式，它将每个量化级别与一个二进制码相对应。
模数转换器的应用非常广泛。
例如，在音频信号处理中，模数转换器将模拟音频信号转换为数字形式，使得我们可以进行数字信号处理，如音频编码和音频分析等。
此外，在通信系统中，模数转换器将模拟语音信号转换为数字信号，使得我们可以进行数字通信，如电话和移动通信等。
二、数模转换（DAC）数模转换（Digital-to-Analog Conversion，简称DAC）是将离散的数字信号转换为连续的模拟信号的过程。
它的原理与模数转换相反，包括解码和重构两个步骤。
首先，解码将数字信号转换为对应的离散数值。
解码过程与编码过程相反，常见的解码方式包括二进制解码和查找表解码等。
接着，重构将解码后的数值转换为模拟信号。
重构过程类似于对数字信号进行插值和滤波，以恢复出连续的模拟信号。
数模转换器在许多领域中也得到广泛应用。
例如，在音频播放器中，数模转换器将数字音频信号转换为模拟音频信号，供扬声器播放。
此外，在调制解调器中，数模转换器将数字通信信号转换为模拟信号，使其可以被传输和接收。
数字逻辑：数模与模数转换电路
模拟信号
连续的、时间上连续变化 的信号，如声音、光线等 。
转换方式
数字信号可以通过数模转 换器转换为模拟信号，模 拟信号也可以通过模数转 换器转换为数字信号。
数字逻辑的基本门电路
AND门
当所有输入都为高电平（1）时，输 出才为高电平（1）。
NOT门
对输入信号取反，输入为高电平（1 ）时输出为低电平（0），输入为低 电平（0）时输出为高电平（1）。
数字逻辑数模与模 数转换电路
目录
• 数字逻辑基础 • 数模转换电路（DAC） • 模数转换电路（ADC） • 数模与模数转换的应用 • 数模与模数转换的发展趋势
01
CATALOGUE
数字逻辑基础
数字信号与模拟信号的区别
01
02
03
数字信号
离散的、不连续的信号， 只有0和1两种状态，通常 用于表示二进制数。
集成化、微型化的电路设计
集成化
随着半导体工艺的进步，数模与 模数转换电路可以更加集成化， 减小电路体积，提高可靠性。
微型化
微型化设计可以减小电路板空间 占用，使得数模与模数转换电路 更加适用于小型化设备。
智能化的数据处理技术
数据校准
通过算法和校准技术，对数模与模数 转换电路的输出数据进行校准和修正 ，以提高转换精度。
权电阻型
根据输入数字码改变相应的权电阻的接 通或断开，从而改变输出电压。
权电容型
根据输入数字码改变相应的权电容的 充放电状态，从而改变输出电压。
权电流型
根据输入数字码改变相应的权电流源 的开关状态，从而改变输出电压。
权电压型
根据输入数字码改变相应的权电压源 的开关状态，从而改变输出电压。
DAC的性能参数
数模与模数转换电路
1. D/A转换器的转换精度
转换精度是指输出模拟量的实际值与理想值之差，差值越小， 其转换精度越高。转换误差原因很多，如转换器中各元件参数 的误差、运算放大器零漂的影响、基准电源不够稳定等。
D/A转换器误差主要有： （1）非线性误差
通常把在满量程范围内偏离转换特性的最大误差称非线性 误差，它与最大量程的比值称非线性度。产生的原因一个是 电阻网络中电阻值的偏差，另一个是模拟开关的导通电阻和 导通压降的实际值不等于零，且呈非线性。
（7.2.5） （7.2.6）
支路的电流表达式为
（7.2.7）
综上所述，集成运算放大器反向端的总电流为
根据运算放大器输入端“虚断”，有
（7.2.8） （7.2.9）
从上式可见，输出的模拟电压Uo与输入的数字量成正比， 从而实现了数字量到模拟量的转换。由于在倒T型电阻网络D/A 转换器中，各支路电流直接流入运算放大器的输入端，它们之间 不存在传输上的时间差，这一特点，不仅提高了转换速度，也减 少了动态过程中输出端可能出现的尖脉冲。常用的CMOS开关倒 T型电阻网络D/A转换器的集成电路有AD7520、DAC1210等。
图7.3.3 取样保持电路
当UL=1时，模拟开关S闭合。A1、A2接成电压跟随器，所以 输出Uo=U'o=UL。同时，U'o通过电阻R2对外接电容CH充电， 使UCH= UL.因电压跟随器的输出电阻非常小，所以对外接电容 CH的充电时间很短。
当UL=0时，模拟开关S断开，取样过程结束。由于UCH无放 电通路，所以UCH上的电压值能保持一段时间不变，使取样结果 Uo保持下来。
3.量化与编码
数字量在时间上和数值上是离散的。任何一个数字量的大小， 都是以某个最小数量单位的整数倍来表示的，因此，用数字量 表示取样电压时，就必须把它转化成这个最小数量单位的整数 倍，这个过程称为量化。最小数量单位叫做量化单位，用Δ表 示。由于输入电压是连续变化的，它的幅值不一定能被Δ整除， 因而不可避免地会引入误差，这种误差称为量化误差。量化误 差属于原理误差，是不可被消除的。A/D转换器的位数越多， 量化误差的绝对值就越小。
如何设计简单的模数转换器和数模转换器电路
如何设计简单的模数转换器和数模转换器电路在电子领域中，模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）是常见的电路设备，它们可以将模拟信号转换为数字信号或将数字信号转换为模拟信号。
本文将介绍如何设计一种简单但有效的模数转换器和数模转换器电路。
一、模数转换器（ADC）电路设计：ADC的作用是将模拟信号转换为数字信号。
以下是一个简单的ADC电路设计方案：1. 采样电路：ADC的第一阶段是采样，即对模拟信号进行定期的采样。
可以使用开关电容电路或样保持电路来实现这一功能。
这些电路可以将输入信号保持在一个电容中，然后在固定的采样时间内读取电容电压。
2. 量化电路：采样之后，接下来需要将模拟信号量化为数字信号。
使用比较器和计数器可以实现这一过程。
比较器将采样信号与一个参考电压进行比较，并产生高低电平的输出信号。
计数器用于计算比较器输出信号的个数，并将其转换为数字表示。
3. 数字处理电路：ADC的最后一步是数字处理，即将量化后的数字信号进行处理和滤波。
这个过程可以使用微处理器或数字信号处理器（DSP）来完成。
数字处理电路可以对信号进行滤波、平滑和放大等操作，以提高最终输出结果的质量。
二、数模转换器（DAC）电路设计：DAC的作用是将数字信号转换为模拟信号。
以下是一个简单的DAC电路设计方案：1. 数字信号处理：DAC的第一步是对数字信号进行处理。
这可以通过计算机、FPGA或其他数字处理设备来完成。
在这一步中，将数字信号转换为对应的数值表示。
2. 数字到模拟转换：将处理后的数字信号转换为模拟信号的常用方法是使用数字锯齿波发生器。
数字锯齿波发生器通过逐步增加或减小电压的值来产生连续的模拟输出信号。
可以使用操作放大器和运算放大器来实现这个功能。
3. 输出放大和滤波：模拟信号产生后，可能需要通过放大器进行放大以适应实际应用场景。
此外，还可以使用滤波器来去除模拟信号中的噪声和杂散成分，以提高输出信号的质量和稳定性。
总结：通过以上简单的电路设计方案，我们可以实现基本的模数转换器和数模转换器。
什么是电路中的数模转换和模数转换
什么是电路中的数模转换和模数转换电路中的数模转换和模数转换是指将数字信号和模拟信号互相转换的过程。
在现代电子设备和通信系统中，这两种转换方式起着至关重要的作用。
1. 数模转换：数模转换是将数字信号转换为模拟信号的过程。
在数字电路中，所有信息都以二进制形式表示，通过数模转换可以将数字信号转换为模拟电压、电流或其他模拟形式的信号。
常见的数模转换器是数字到模拟转换器（DAC），它将数字信号转换为模拟信号的输出。
数模转换器通常由一个数字输入和一个模拟输出组成。
数模转换器的输入可以是数字编码、数字信号或数字数据，输出信号则是连续的模拟波形。
在数模转换的过程中，数字信号经过采样和量化，然后根据一定的规则转换为相应的模拟信号。
数模转换在诸多应用中发挥着重要的作用，如音频和视频处理、通信系统中的调制解调器等。
通过数模转换，数字信号能够在模拟电路中进行处理和传输，实现数字与模拟信号之间的无缝衔接。
2. 模数转换：模数转换是将模拟信号转换为数字信号的过程。
在大部分现代电子设备中，数字信号更易于处理和存储，因此需要将模拟信号转换为数字信号以进行后续处理。
模数转换器（ADC）是常见的模数转换设备，它将模拟信号转换为离散的数字化信号。
模数转换器通常包含一个模拟输入和一个数字输出。
在模数转换的过程中，连续的模拟波形被分段采样，然后经过量化，最终转换为离散的数字信号。
适当的采样频率和精度可以确保模拟信号在数字化后能够保持较高的还原度。
模数转换在许多领域中被广泛使用，如音频和视频编码、传感器信号处理、通信系统中的调制解调器等。
通过模数转换，模拟信号可以被数字电路准确地表示和处理，实现了数字系统对模拟信号的感知和操作。
总结：数模转换和模数转换是电路中常见的信号转换方式，它们相互补充，使得数字和模拟信号能够在电子设备和通信系统中相互转换。
数模转换将数字信号转换为模拟信号，模数转换则将模拟信号转换为数字信号。
这两种转换方式的应用广泛，并在现代电子技术中扮演着重要的角色。
数模和模数转换电路
；的模拟量
INC A
；A中内容加1
LJMP LOOP
；继续循环转换
（2）方波
（2）产生方波
MOV DPTR，#7FFFH ；指向0832的口地址
LOOP：MOV A，#0FFH
；将最大数字量0FFH送A
MOVX @DPTR，A ；送D／A转换输出对应的模拟量
LCALL DEL
；调延时子程序
MOV A，#00H
D／A转换器的基 准电压VREF由稳 压管上的电压分 压后提供。图中 运算放大器的作 用将D／A转换器 输出电流转换成 电压输出。
图中的接法是采用线选法把DAC0832当作8031扩展的一个并行I／ O口，当P2.7=0时，则信号/CS和/XFER有效，若设其它无关的地 址位为“1”，则DAC0832的口地址为7FFFH。将一个8位数据送 入DAC0832完成转换的指令如下： MOV DPTR，#7FFFH ；指向0832的口地址 MOV A，#data ；待转换的数据送A MOVX @DPTR，A ；写入0832，即实现一次转换并输出
14.2.2 DAC0832的工作方式
3．双缓冲工作方式 2双1．．缓单直冲缓通工冲工作工作方作方式方式是式使输入寄存 单器缓和当D冲0A8工C32作寄所方存有式器的是都控使处制两于信个受号寄控存状 器态(/C始。S终这、有主/W一要R个用1、于(多/W多为R路D2DA、／CIL寄AE转存、换器) 处系/X于统FE直以R通实)都状现为态多有，路效另模时一拟，个信两处号个于的寄受同 控步存状输器态出处。于如例直使 如通有/状W三R态2个，=八0此和位时二数进据 /制线XF数的E，R数=分字0别，信先或号后将经进/两W入个R1三寄与个存/W器R直2 相D接A连进C及0入8/D3X2F／芯EAR片转与的换/C输器S入相进寄连行存，转器则换， D这并A时输C若寄出将存。三器此个处工D于作A直方C通0式8状适32态用的，于DA输连C 入寄续寄存反存器馈器的控处锁制于 存中受信。控号状同态时。变为低 应电用平系（统三中个D如A只C有08一32路的D引／脚A转 换/W，R2或、有/X多F路ER转分换别但接不在要一求起同， 步即输可出达时到，此可目采的用）单，缓冲工作 则分别先后锁存在三个DAC0832方芯式片。的输入寄存器中的数据同
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。
电路数模转换与模数转换理解模拟与数字信号的转换
电路数模转换与模数转换理解模拟与数字信号的转换在现代电子技术中，模拟信号和数字信号的转换是非常重要的。
模拟信号是连续变化的，它可以应用于音频、视频和传感器等领域。
而数字信号是离散的，能够以二进制形式表示，广泛应用于计算机和通信系统。
为了实现模拟和数字信号之间的转换，人们发展了数模转换和模数转换技术。
1. 数模转换数模转换是将数字信号转换为模拟信号的过程。
在这个过程中，将离散的数字信号转换为连续变化的模拟信号。
数模转换器（DAC）是实现这一转换的关键设备。
数模转换的基本原理是根据数字信号的大小，控制输出信号的幅度。
数模转换器内部存储有一系列的数字值，通过选择合适的数字值，即可获得所需的输出模拟信号。
数模转换器通常包括采样和保持电路、数字/模拟转换电路和滤波电路。
2. 模数转换模数转换是将模拟信号转换为数字信号的过程。
在这个过程中，将连续变化的模拟信号转换为离散的二进制数字信号。
模数转换器（ADC）是实现这一转换的关键设备。
模数转换的基本原理是通过对模拟信号进行采样和量化，再将采样和量化数据编码为二进制形式。
模数转换器通常包括滤波电路、采样电路、量化电路和编码电路。
3. 模拟与数字信号的转换应用模拟与数字信号的转换应用广泛，下面以音频和通信领域为例进行讨论。
3.1 音频领域在音频领域，模拟与数字信号的转换被广泛应用于音频播放和录制设备中。
通过ADC将声音转换为数字信号后，可以方便地进行数字处理和存储。
而通过DAC将数字信号转换为模拟信号后，可以驱动扬声器产生声音。
3.2 通信领域在通信领域，模拟与数字信号的转换被广泛应用于调制解调器和通信系统中。
调制解调器通过模数转换将模拟信号转换为数字信号用于传输，再通过数模转换将数字信号转换为模拟信号用于接收。
这种方式可以有效地提高通信系统的抗干扰性能和信息传输速率。
总结：电路中的数模转换和模数转换是实现模拟与数字信号转换的重要技术。
数模转换器和模数转换器在音频、通信等领域具有广泛的应用。
电路中的模数转换与数模转换
电路中的模数转换与数模转换在电路中，模数转换和数模转换是非常重要的概念。
它们分别指的是将模拟信号转换为数字信号和将数字信号转换为模拟信号的过程。
首先，让我们来了解一下什么是模拟信号和数字信号。
模拟信号是连续变化的信号，可以取任何值，例如声音、光线、温度等。
而数字信号是离散的信号，只能取有限个特定的值，通常用0和1表示。
数字信号常用于计算机和通信系统中，因为它们易于处理和传输。
模数转换是指将模拟信号转换为数字信号的过程。
这个过程通常由模数转换器（ADC）完成。
ADC将连续的模拟信号按照一定的采样率进行采样，并将每个采样点的模拟值转换为对应的数字值。
这些数字值可以代表模拟信号的幅度、频率等信息。
模数转换的精度取决于ADC的位数，位数越高，转换精度越高。
模数转换在很多领域中发挥着重要作用。
例如，音频系统中的模数转换用于将声音信号转换为数字信号，以便在计算机中进行音频处理和存储。
在医疗设备中，模数转换被用来测量生理信号，如心电图、血压等。
在工业控制系统中，模数转换被用来监测和控制各种物理量，如温度、湿度、压力等。
接下来，让我们来谈谈数模转换，它是将数字信号转换为模拟信号的过程。
数模转换通常由数模转换器（DAC）完成。
DAC接收一串二进制数字，并将其转换为对应的模拟值。
数模转换的精度也取决于DAC的位数，位数越高，转换精度越高。
数模转换常用于数字系统与模拟设备之间的接口。
例如，在音频系统中，数模转换器将数字音频信号转换为模拟音频信号，以便输出到扬声器中。
在图像系统中，数模转换器将数字图像信号转换为模拟图像信号，以便输出到显示屏上。
除了模数转换和数模转换，还有一些相关的概念值得一提。
一个是采样率，它表示模拟信号的采样频率。
采样率越高，可以获取到更多的模拟信号细节，但也会增加处理和存储的成本。
另一个是量化误差，它表示模拟信号与转换后的数字信号之间的差异。
量化误差取决于ADC或DAC的精度，以及信号的动态范围。
电路中的数模转换器与模数转换器
电路中的数模转换器与模数转换器电子设备在现代社会中扮演着重要的角色，而电路则是电子设备的基础。
在电路中，数模转换器和模数转换器是两种常见的组件，它们在数字信号和模拟信号之间起着桥梁的作用。
本文将就数模转换器和模数转换器进行探讨。
一、数模转换器数模转换器（DAC）是将数字信号转换为模拟信号的装置。
在电子设备中，数字信号通常是通过二进制编码来表示的，而模拟信号是连续变化的。
数模转换器的作用就是将数字信号转化为与之对应的模拟信号。
数模转换器通常由数字信号输入端、模拟信号输出端和控制端组成。
其中，数字信号输入端接收来自计算机或其他数字设备的二进制编码信号，而控制端可以进行精确的调节和控制。
通过内部的数学运算和电流输出，数模转换器能够将离散的数字信号转换为连续的模拟信号。
数模转换器在各个领域中都得到了广泛的应用。
在音频设备中，数模转换器能够将数字音频信号转换为模拟音频信号，使得人们能够用耳朵听到音乐。
在通信设备中，数模转换器则起到将数字信号转换为模拟信号的作用，使信息能够在物理媒介上传输。
二、模数转换器模数转换器（ADC）则是将模拟信号转换为数字信号的装置。
在电子设备中，模拟信号是连续变化的，而数字信号是离散的。
模数转换器的作用就是将模拟信号转化为与之对应的数字信号。
与数模转换器类似，模数转换器通常由模拟信号输入端、数字信号输出端和控制端组成。
模拟信号输入端接收来自传感器或其他模拟设备的信号，而控制端则用于对转换过程进行调节和控制。
通过内部的采样和量化处理，模数转换器能够将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
模数转换器同样在各个领域中发挥着重要作用。
在测量仪器中，模数转换器能够将模拟信号转换为数字信号，使得数据能够被处理和分析。
在自动控制系统中，模数转换器则起到将模拟输入转换为数字输入的作用，使得系统能够进行数字化的操作。
结语数模转换器和模数转换器在电子设备中起到了桥梁的作用，将数字信号和模拟信号进行转化。
数模与模数转换电路(20210201131153)
D o D 1D/A 转换器V o4D n-1 输入输出数模与模数转换电路随着数字技术，特别是计算机技术的飞速发展与普及， 在现代控制、通信及检测领域中, 对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。
由于系统的实际处理对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图像等），要使计算机或数字仪表能识别和处理这些信号，必须首 先将这些模拟信号转换成数字信号； 而经计算机分析、处理后输出的数字量往往也需要将其 转换成为相应的模拟信号才能为执行机构所接收。
这样，就需要一种能在模拟信号与数字信 号之间起桥梁作用的电路一一模数转换电路和数模转换电路。
能将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称 A/D 转换器）；而将能把 数字信号转换成模拟信号的电路称为数模转换器（简称 D/A 转换器），A/D 转换器和D/A 转换器已经成为计算机系统中不可缺少的接口电路。
在本章中，将介绍几种常用 A/D 与D/A 转换器的电路结构、工作原理及其应用。
1 D/A 转换器一. D/A 转换器的基本原理数字量是用代码按数位组合起来表示的， 对于有权码，每位代码都有一定的权。
为了将 数字量转换成模拟量， 必须将每1位的代码按其权的大小转换成相应的模拟量， 然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量， 从而实现了数字一模拟转换。
这就是构成D/A 转换器的基本思路。
图9.1— 1所示是D/A 转换器的输入、输出关系框图，D o 〜D n-i 是输入的n 位二进制数， V 。
是与输入二进制数成比例的输出电压。
图9.1— 2所示是一个输入为 3位二进制数时D/A 转换器的转换特性，它具体而形象地 反映了 D/A 转换器的基本功能。
图9.1 — 1 D/A 转换器的输入、输出关系框图 图9.1— 2 3位D/A 转换器的转换特性倒T 形电阻网络D/A 转换器在单片集成D/A 转换器中，使用最多的是倒T 形电阻网络D/A 转换器。
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第9章模数与数模转换电路课题第9章模数与数模转换电路理论课时4实验课时4 教学目的1•掌握模数与数模转换原理；2•掌握模数与数模转换电路的应用。
重点与重点：模数与数模转换原理；难点难点：模数与数模转换电路的应用。
教学方法讲授法、演示法：多媒体课件讲授、配合板书。
教学内容1•模数转换器（ADC）;2•数模转换器（DAC）。
课后作业习题九一、二、三、四9.1 概述9.2 数模转换器（DAC）一•作用D/A转换器是将输入的二进制数字量转换成电压或电流形式的模拟量输出。
二•电路组成如图9-1所示图9-1 D/A转换器的一般结构三.应用图9-2就是按这种方法实现的D/A转换器，实际上，这是一个加权加法运算电路。
图中电阻网络与二进制数的各位权相对应，权越大对应的电阻值越小，故称为权电阻网络。
图中VR为稳恒直流电压，是 D/A转换电路的参考电压。
n路电子开关S i由n位二进制数D的每能够把模拟量转变为数字量的器件叫模拟-数字转换器（简称 A/D转换器）。
能够把数字量转变为模拟量的器件叫数字-模拟转换器（简称 D/A转换器）。
参考电压］/一位数码Di 来控制，Di =O 时开关S i 将该路电阻接通“地端” ，Di =1时S i 将该路电阻接通 参考电压 VR 集成运算放大器作为求和权电阻网络的缓冲，主要是为了减少输出模拟信号 负载变化的影响，并将电流输出转换为电压输出。
图9-2中，因A 点“虚地”，V A=O,各支路电流分别为-- 岗0-9-2 权电阻网络D/A 转换器In -1+ In -2+ …+ I 0= If 以上各式联立得，U o咯 V R(Dn 1 2n 1D n 2 2n 2 D o 20)R从上式可见，输出模拟电压u O 的大小与输入二进制数的大小成正比，实现了数字量到模拟量的转换。
权电阻网络D/A 转换器电路简单，但该电路在实现上有明显缺点，各电阻的阻值相差较大， 尤其当输入的数字信号的位数较多时，阻值相差更大。
这样大范围的阻值， 要保证每个都有很高的精度是极其困难的，不利于集成电路的制造。
为了克服这一缺点， D/A 转换器广泛采用T 型和倒T 型电阻网络 D/A 转换器。
I n I nD n I V RRn 1D n 2V RDn 12nV RI fRi 2Dn 22nRV RD O V RD o 20又因放大器输入端“虚断” ，所以，图9-2 权电阻网络D/A 转换器U o R f921 T 型网络DAC •电路组成如图9-3所示。
2.当D1单独作用时，T型电阻网络如图9-5( a)所示，其d点左下电路的戴维兰等效如图9-5( b)所示。
同理，D2单独作用时d点左下电路的戴维兰等效电源如图9-5( C)所示；D3单独作用时d点左下电路的戴维兰等效电源如图9-5 d)所示。
故DI、D2、D3单独作用时转换器的输出分别为u O( 1) =D1VR8u O( 2) =D2VR4u O( 3) =D3VR2图9-3 T型电阻网络4位D/A转换器的原理图:■，工作原理1.当D0单独作用时, T型电阻网络如图9-4a)所示。
把a点左下等效成戴维兰电源，如图9-4 b)所示；然后依次把b点、c点、d点它们的左下电路等效成戴维兰电源时分别如图9-4 c )、d)、e)所示。
由于电压跟随器的输入电阻很大，远远大于R,所以，D0单独作用时d点电位几乎就是戴维兰电源的开路电压D0VR16，此时转换器的输出u O( 0)=D0VR16>D Tl& r ti r rt图9-5 D1,D2,D3 单独作用时T型电阻网络的戴维南等效电路利用叠加原理可得到转换器的总输出为u O=u O (0)+u O( 1)+u O (2)+u O (3)=D0V R D I V R D2V R D3V R16 8 4 2=当X( D O X 2°+D1 X 21+0 22+如 23)24图9-4 DO单独作用时T型电阻网络的戴维南等效电路3.结论可见，输出模拟电压正比于数字量的输入。
推广到n位，D/A转换器的输出为u O=V^^(D° 2° D i 21Dn 12n 1) 2nT型电阻网络由于只用了R和2R两种阻值的电阻，其精度易于提高，也便于制造集成电路。
但也存在以下缺点：在工作过程中，T型网络相当于一根传输线，从电阻开始到运放输入端建立起稳定的电流电压为止需要一定的传输时间，当输入数字信号位数较多时，将会影响D/A转换器的工作速度。
另外，电阻网络作为转换器参考电压VR的负载电阻将会随二进制数D的不同有所波动，参考电压的稳定性可能因此受到影响。
所以实际中，常用下面的倒T型D/A转换器。
9.2.2 倒T型网络DAC电路组成如图9-6所示。
图9-6倒T型电阻网络 D/A转换器1.工作原理由于P点接地、N点虚地，所以不论数码D0、DI、D2、D3是0还是1,电子开关SO、S1、S2、S3都相当于接地，因此，图中各支路电流10、11、I2、I 3和I R大小不会因二进制数的不同而改变。
并且，从任一节点a、b、c、d向左上看的等效电阻都等于R,所以流出VR的总电流为I R=VR R，而流入各2R支路的电流依次为13=1 R /212=1 3 /2= I R /4II= |2 /2= I R /8|0=| 1 /2= I R /16流入运算放大器反相端的电流为I out1=D0X I0+D1 X I 1+D2X I2+D3X I 30 12 3=(D0 X 2 +D1X 2 +D2X 2 +D B X 2 ) X I R /16运算放大器的输出电压为0 12 3u O=-I out1 Rf= ( D0X 2 +D1 X 2 +D2X 2 +D3X 2 ) X I R Rf /16若R f=R,并将IR=VR R代入上式，则有u O=-¥ X( D)X 2°+D1X 21+D2X22+时 23)24可见，输出模拟电压正比于数字量的输入。
推广到n位，D/A转换器的输出为u O=- (D0 20 D1 21D n 1 2n 1)2n倒T型电阻网络也只用了R和2R两种阻值的电阻，但和 T型电阻网络相比较，由于各支路电流始终存在且恒定不变，所以各支路电流到运放的反相输入端不存在传输时间，因此具有较高的转换速度。
9.2.3 DAC中的电子开关各种D/A转换器中使用的电子开关大都是由晶体管或场效应管开关组成的。
图9-7绘出了场效应管组成的电子开关单元电路。
图中，T1、T2、T3构成输入级，T4、T5构成的CMOS反相器与T6、T9构成的CMO反相器互为倒相，两个反相器的输出分别控制着T8和T9的栅极，T8、T9的漏极同时接电阻网络中的一个电阻，例如T型电阻网络中的 2R,而源极分别接电流输出端I out1和I out2 。
当输入端Di 为低电平时，T4、T5构成的CMO 阪相器输出低电平，T6、T9构成的CMOS 反相器输出高电平，结果使 T8导通、T9截止，T8将电流Ii 引向I out2。
当输入端Di 为高图9-7 CMOS 电子开关单元电路注意，为了保证 D/A 转换的精度，电子开关的导通电阻应计入相应支路的阻值中。
9.2.4 DAC 的主要技术指标1 •满量程满量程是输入数字量全为1时再在最低位加1时的模拟量输出。
满量程电压用uFs 表示；满量程电流用IFs 表示。
2 •分辨率字量的位数。
3 •转换精度转换精度是实际输出值与理论计算值之差。
这种差值越小，转换精度越高。
转换过程中存在各种误差， 包括静态误差和温度误差。
静态误差主要由以下几种误差构 成：⑴非线性误差。
D/A 转换器每相邻数码对应的模拟量之差应该都是相同的，即理想转 换特性应为直线。
如图 9-8实线所示，实际转换时特性可能如图 9-8( a )中虚线所示，我们把在满量程范围内偏离转换特性的最大误差叫非线性误差， 它与最大量程的比值称为非线性度。
⑵漂移误差，又叫零位误差。
它是由运算放大器零点漂移产生的误差。
当输入数字量为0时，由于运算放大器的零点漂移，输出模拟电压并不为 0。
这使输出电压特性与理想电压特性产生一个相对位移，如图 9-8( b )中的虚线所示。
零位误差将以相同的偏移量影响所 有的码。
分辨率=1 2n式中△ u 表示输入数字量最低有效位变化 1时，对应输出可分辨的电压;n 表示输入数电平时，则T8截止、T9导通，T9将电流Ii 引向l outl 。
⑶比例系数误差，又叫增益误差。
它是转换特性的斜率误差。
一般地，由于V R 是D/A转换器的比例系数，所以，比例系数误差一般是由参考电压 V R 的偏离而引起的。
比例系数误差如图9-8( c )中的虚线所示，它将以相同的百分数影响所有的码。
温度误差通常是指上述各静态误差随温度的变化。
4. 建立时间从数字信号输入 DAC 起,到输出电流(或电压)达到稳态值所需的时间为建立时间。
建 立时间的大小决定了转换速度。
除上述各参数外，在使用D/A 转换器时还应注意它的输出电压特性。
由于输出电压事实上是一串离散的瞬时信号， 要恢复信号原来的时域连续波形， 还必须采用保持电路对离散输出进行波形复原。
此外还应注意D/A 的工作电压、输出方式、输出范围和逻辑电平等等。
9.3 模数转换器(ADC)9.3.1 模数转换的一般步骤A/D 转换是将模拟信号转换为数字信号，转换过程须通过取样、保持、量化和编码四个 步骤完成。
1 •采样和保持采样(也称取样)是将时间上连续变化的信号转换为时间上离散的信号， 即将时间上连 续变化的模拟量转换为一系列等间隔的脉冲，脉冲的幅度取决于输入模拟量，其过程如图输岀电压输出电JE输出电压图 9-8 D/A 转换器的各种静态误差Q 善位俱差小比例系數俣蚕图9-9 A/D 转换的采样过程图9-9所示。
图中ui (t )为输入模拟信号，S (t )为采样脉冲，u ' Qt )为取样输出信号。
2. 量化和编码 (1) 将采样后的样值电平归化到与之接近的离散电平上，这个过程称为量化。
(2)量化后，需用二进制数码来表示各个量化电平，这个过程称为编码。
量化与编码电路是 A/D 转换器的核心组成部分。
9.3.2 并行比较型ADC并行A/D 转换器是一种直接型 A/D 转换器，图9-11所示为三位的并行比较型 A/D 转换器的原理图。
图9-11三位并行比较型 A/D 转换器的原理图它由电压比较器，寄存器和编码器三部分构成。
图中电阻分压器把参考电压 V R 分压，得到七个量化电平 (丄V R 〜13V R),这七个量化电平分别作为七个电压比较器C9〜C 1的比16 16■耽样开关TJnuLlMULlHULlHTrnTrnuhnHTrnl 艮KfIR Tl R V K R R % R R K讷 d w £v]2v]zvl 2v]2讷 2V11 1316LL le916716516316116C07I c— D c ^C05D c.血E rere— D J COGr —E cC011 DC一T16I3 21忧先騙码辭较基准。