最新第9章--数模和模数转换分析PPT课件
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数模和模数转换器PPT课件
行A/D转换，适用于分辨率较高而转换速度适中的场合。
知识点精讲
【知识点1】DAC的分析与计算
【例1】有一个5位T型电阻DAC，已知 =10V， f =3R，输入的数字信号 4 3 2 1 0 =11010，
试求输出电压0 和最大输出电压 。
【分析】T型电阻DAC只用R和2R两种电阻，电路有两个特点:
≈ 0.001 × 50 = 0.05
知识点精讲
【例5】（2014年对口招生考试题）一个8位D/A转换器的最小电压增量为0.01V，当输入代码
为10011010时，输出电压是
A.1.28V
B.1.54V
（
C.1.45V
）
D.1.56V
【分析】最小输出电压增量是指对应于输入最小数字量的输出模拟电压值，也就是指数字量每增加一个
0 = −
=−
4
(2 4 + 23 3 + 21 1 + 20 0 )
5
2
10
(16
32
+ 8 + 0 + 2 + 0)
= −8.125
显然，当5 、4 、3 、2 、1 、0 全为1时输出电压0 最大，为
= −
10
(16 + 8 + 4 + 2 + 1)
转换器或DAC。
1.DAC的类型
（1）T型电阻DAC
电路如图10-1所示:
特点:只用R和2R两种电阻，精度容易保证，各模拟开关的电流大小相同，但在开关状态切换时
容易出现尖峰脉冲。
知识清单
（2）倒T型电阻DAC
电路如图10-2所示:
特点:各模拟开关的电流与开关状态无关，可进一步提高转换速度。
知识点精讲
【知识点1】DAC的分析与计算
【例1】有一个5位T型电阻DAC，已知 =10V， f =3R，输入的数字信号 4 3 2 1 0 =11010，
试求输出电压0 和最大输出电压 。
【分析】T型电阻DAC只用R和2R两种电阻，电路有两个特点:
≈ 0.001 × 50 = 0.05
知识点精讲
【例5】（2014年对口招生考试题）一个8位D/A转换器的最小电压增量为0.01V，当输入代码
为10011010时，输出电压是
A.1.28V
B.1.54V
（
C.1.45V
）
D.1.56V
【分析】最小输出电压增量是指对应于输入最小数字量的输出模拟电压值，也就是指数字量每增加一个
0 = −
=−
4
(2 4 + 23 3 + 21 1 + 20 0 )
5
2
10
(16
32
+ 8 + 0 + 2 + 0)
= −8.125
显然，当5 、4 、3 、2 、1 、0 全为1时输出电压0 最大，为
= −
10
(16 + 8 + 4 + 2 + 1)
转换器或DAC。
1.DAC的类型
（1）T型电阻DAC
电路如图10-1所示:
特点:只用R和2R两种电阻，精度容易保证，各模拟开关的电流大小相同，但在开关状态切换时
容易出现尖峰脉冲。
知识清单
（2）倒T型电阻DAC
电路如图10-2所示:
特点:各模拟开关的电流与开关状态无关，可进一步提高转换速度。
《数模和模数转换器》课件
2 产品手册和技术资料
提供相关厂家的产品手册和技术资料的参考文献。
类型及应用场景
探索模数转换器的各种类型以及它们在不同应用领 域中的应用情况。
数模和模数转换器的比较
1
异同对比
比较数模和模数转换器在原理、功能和
选择原则
2
应用方面的相同点和不同点。
研究选择数模和模数转换器时需要考虑 的因素和决策原则。
数模和模数转换器在实际应用中的案 例分析
音频应用
探讨数模和模数转换器在音频方面应用的典型案例，如音乐制作和音频设备中的应用。
视Hale Waihona Puke 应用探索数模和模数转换器在视频处理和图像采集方面的重要性和实际应用案例。
传感器应用
研究数模和模数转换器在传感器技术中的关键作用，如温度、压力和光传感器。
结论
总结数模和模数转换器在现代电子领域中的重要性，并展望其未来发展的趋势。
参考文献
1 专业书籍、期刊论文、技术文献
列举与该主题相关的专业书籍、期刊论文、技术文献等的参考文献。
《数模和模数转换器》 PPT课件
# 数模和模数转换器 PPT课件大纲
介绍
数模和模数转换器将数字信号转换为模拟信号，或将模拟信号转换为数字信 号。探讨其定义、重要性、和应用领域。
数模转换器
二进制数和模拟信号的转换
深入了解数字信号如何通过数模转换器转化为 连续的模拟信号。
DAC芯片
介绍数模转换器所常用的数字模拟转换芯片 （DAC芯片）。
工作原理
解释数模转换器如何工作，并探讨其基本原理。
类型及应用场景
探索数模转换器的不同类型以及其在各个应用 领域中的使用情况。
模数转换器
模拟信号和二进制数的转换
提供相关厂家的产品手册和技术资料的参考文献。
类型及应用场景
探索模数转换器的各种类型以及它们在不同应用领 域中的应用情况。
数模和模数转换器的比较
1
异同对比
比较数模和模数转换器在原理、功能和
选择原则
2
应用方面的相同点和不同点。
研究选择数模和模数转换器时需要考虑 的因素和决策原则。
数模和模数转换器在实际应用中的案 例分析
音频应用
探讨数模和模数转换器在音频方面应用的典型案例，如音乐制作和音频设备中的应用。
视Hale Waihona Puke 应用探索数模和模数转换器在视频处理和图像采集方面的重要性和实际应用案例。
传感器应用
研究数模和模数转换器在传感器技术中的关键作用，如温度、压力和光传感器。
结论
总结数模和模数转换器在现代电子领域中的重要性，并展望其未来发展的趋势。
参考文献
1 专业书籍、期刊论文、技术文献
列举与该主题相关的专业书籍、期刊论文、技术文献等的参考文献。
《数模和模数转换器》 PPT课件
# 数模和模数转换器 PPT课件大纲
介绍
数模和模数转换器将数字信号转换为模拟信号，或将模拟信号转换为数字信 号。探讨其定义、重要性、和应用领域。
数模转换器
二进制数和模拟信号的转换
深入了解数字信号如何通过数模转换器转化为 连续的模拟信号。
DAC芯片
介绍数模转换器所常用的数字模拟转换芯片 （DAC芯片）。
工作原理
解释数模转换器如何工作，并探讨其基本原理。
类型及应用场景
探索数模转换器的不同类型以及其在各个应用 领域中的使用情况。
模数转换器
模拟信号和二进制数的转换
第九章数模和模数转换优秀课件
9.2 D/A转模路拟组开成关 DD电＝ ＝源10时时组电接 接成路运 地。由放解码网络、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
R－2R倒T 形电阻解 码网络
9.2 D/A转换器
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。
第9章
第九章数模和模数 转换
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9.1 概述
➢ 数字电路、计算机只能对数字信号进行处理，其 结果为数字量。然而，自然界中绝大多数的物理 量都是连续变化的模拟量。例如温度、速度、压 力等。这些模拟量经传感器转换后所产生的电信 号也是模拟信号。若要数字装置或计算机对这些 信号进行处理，就必须将其转换为数字信号。
9.2 D/A转换器
➢DAC的输入是数字信号。它可以是任何一种编码， 常用的是二进制码。输入可以是正数，也可以是负数， 通常是无符号的二进制数。由于输入数字量的位数是 有限的，所以输出的模拟量也是有限的。例如三位 DAC只能有八个，相应模拟量输出的大小也只有八个 不同值。
9.2 D/A转换器
一、D/A转换基本原理 数/模转换就是将数字量转换成与它成正
比的模拟量。
数字量： (D3D2D1D0)2＝(D3×23＋D2×22＋D1×21＋D0×20)10 (1101) 2 ＝(1×23＋1×22＋0×21＋1×20)10
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)
例如，某D/A转换器满量程输出电压为10V，如 果 误 差 为 1% ， 就 意 味 着 输 出 电 压 的 最 大 误 差 为 ±0.1V。百分数越小，精度越高。
第9章数模模数转换.ppt
进制数。
• 如图为D/A转换框图。 d0
d1
DAC
v0
……
dn-2 dn-1
DAC框图
9.1数/模转换器（DAC）
• 由于输入数字量的位数是有限的，所以输 出的模拟量也是有限的。
• 例如三位DAC只能有八个，相应模拟量输 出的大小也只有八个不同值。
d0
……
d1
DAC
v0
dn-2 dn-1
DAC框图
式为
Iout=a3×23I0+a2×22I0+a1×21I0+a0×20I0
• 为达到此目的，可采用图示原理图。
• 图中开关Si受数字量中第i位数控制，当ai=1 时，Si闭合，而ai=0时，Si断开。
• 电流源的值与二进制数的权值相同。这样， A=0001时，Iout=I0；A=0011时，Iout=3I0……。
• DAC产生误差的主要原因有：参考电压 VREF的波动、运算放大器的零点漂移、电 阻网络电阻值的偏差等。
• 分辨率和转换误差共同决定了DAC的精度。 要想DAC的精度高，不仅要选位数高的 DAC，还要选用稳定度高的基准电压源和 低漂移的运算放大器与其配合。
⒊建立时间
• 建立时间是指数字信号由全1变 全0或由全0变全1时，模拟信号 电压或电流达到稳态值所需要的 时间。
iI
VREF 2n R
(an1
2n1
an2
2n2
... a1 21 a0 20 )
VREF 2n R
n1
ai
i0
2i
vo
iF RF
VREF RF 2n R
数模和模数转换PPT课件
第29页/共64页
2、量化和编码 由于输入电压的幅值是连续变化的，它的幅值不一定是其量化单位的整倍
数，所以量化过程会引入误差，这种误差叫量化误差。
量化后的信号只是一个幅值离散的信号，为了对量化后的信号进行处理， 还应该把量化的结果用二进制代码或其它形式表示出来，这个过程就叫做编码。
量化的方法一般有两种：只舍不入法和有舍有入法。
把模拟量转化为数字量的过程称为模-数转换，把相应的转换器件称为模-数转 换器（Analog-Digital Converter，简称A/D转换器或ADC ）。
把数字量转化为模拟量的过程称为数-模转换， 把相应的转换器件称为数-模转 换器（Digital-Analog Converter，简称D/A转换器或DAC ）
克，秤量步骤：
顺序 1 2 3 4
砝码重 8g 8g+4 g 8g+4g+2g 8g+4g+1g
比较判断 8g < 13g
保留
12g < 13g
保留
14g > 13g 撤去
13g ＝13g
保留
第38页/共64页
逐次渐近型A/D转换器的基本工作原理是： a. 控制电路首先把寄存器的最高位置1， 其它各位置0。
第25页/共64页
(2) 转换误差 偏移误差：数字输入代码全为0时， D/A转换器的输出电压与理想输出电 压0V之差。
增益误差： 为数字输入代码由全0变 全1时，输出电压变化量与理想输出 电压变化量之差。
第26页/共64页
非线性误差：为D/A转换器实际输出电 压值与理想输出电压值之间偏差的最大 值。
第30页/共64页
0~0.7V的模拟信号转化为3位二进制数码的量化过程
2、量化和编码 由于输入电压的幅值是连续变化的，它的幅值不一定是其量化单位的整倍
数，所以量化过程会引入误差，这种误差叫量化误差。
量化后的信号只是一个幅值离散的信号，为了对量化后的信号进行处理， 还应该把量化的结果用二进制代码或其它形式表示出来，这个过程就叫做编码。
量化的方法一般有两种：只舍不入法和有舍有入法。
把模拟量转化为数字量的过程称为模-数转换，把相应的转换器件称为模-数转 换器（Analog-Digital Converter，简称A/D转换器或ADC ）。
把数字量转化为模拟量的过程称为数-模转换， 把相应的转换器件称为数-模转 换器（Digital-Analog Converter，简称D/A转换器或DAC ）
克，秤量步骤：
顺序 1 2 3 4
砝码重 8g 8g+4 g 8g+4g+2g 8g+4g+1g
比较判断 8g < 13g
保留
12g < 13g
保留
14g > 13g 撤去
13g ＝13g
保留
第38页/共64页
逐次渐近型A/D转换器的基本工作原理是： a. 控制电路首先把寄存器的最高位置1， 其它各位置0。
第25页/共64页
(2) 转换误差 偏移误差：数字输入代码全为0时， D/A转换器的输出电压与理想输出电 压0V之差。
增益误差： 为数字输入代码由全0变 全1时，输出电压变化量与理想输出 电压变化量之差。
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非线性误差：为D/A转换器实际输出电 压值与理想输出电压值之间偏差的最大 值。
第30页/共64页
0~0.7V的模拟信号转化为3位二进制数码的量化过程
第9章 模数、数模转换及应用
4个开关从全部断开到全部闭合，运算放大器可以得到 16种不同的电流输入。这就是说，通过电阻网络，可以把 0000~1111转换成大小不同的电流，从而可以在运算放大器 的输出端得到大小不同的电压。如果由数字0000每次增1， 一直变化到1111就可以得到一个阶梯波电压，如图所示。
N 微机 数ห้องสมุดไป่ตู้量
D/A 转换器
D/A转换器的类型很多。从输入电路来说， 一般的D/A转换器都带有输入寄存器，与微机能 直接连接；有的具有两极锁存器，使工作方式更 加灵活。输入数据一般为并行数据，也有串行数 据。并行输入的数据有8位、10位、12位等。从 输出信号来说，D/A转换器的直接输出是电流量， 若片内有输出放大器，则能输出电压量，并能实 现单极性或双极性电压输出。
常用的模拟多路开关介绍
CD4051B的基本结构 CD4051B采用了CMOS工 艺，16脚DIP封装
八选一模拟多路开关
当使能端INH为0状态 时，CD4051B才能选择导 通，由选择输入端A2A1A0 三位二进制编码来控制 （CH0～CH7）八个输入通 道的通断。该芯片能实现 双向传输，即可以实现多 传一或一传多两个方向的 传送。
CS WR1 AGND D3 D2 D1 D0 VREF Rfb DGND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
DAC0832
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
VCC ILE WR2 XFER D4 D5 D6 D7 IOUT1 IOUT2
输 D0 入 数 据 D7
4~7
DAC0832的结构框图如下图所示，它由8位输入锁存器、 8位DAC寄存器、8位DAC转换器及转换控制电路构成。封装 为20脚双列直插式。 各引脚功能如下：
第9篇数模和模数转换精品PPT课件
n1
(Di 2i )
i 0
为提高D/A转换器的精度，对电路参数的要求： (1)基准电压稳定性好； (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； (4)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。
计算机进行数字处 理（如计算、滤 波）、保存等
用模拟量作为 控制信号
模拟 传感器
A/D 转换器
数字控制 计算机
D/A 转换器
模拟 控制器
工业生产过程控制对象
ADC和DAC已成为计算机系统中不可缺少的接口电路。
2
9 模数与数模转换器
3
第9章 数模和模数转换
9.1 D/A转换器 9.2 A/D转换器
＝1×24＋1×23＋0×22＋0×21＋1×20
数字量是用代码按数位组合而成的，对于有权码， 每位代码都有一定的权值，如能将每一位代码按其权的 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模拟量， 从而实现数字量-模拟 量的转换。
9
10
2、D/A转换器的组成
基准电压
R
R
R
I/16
I/8
I/4
I/2 I
输出 模拟电压
+VREF
基准电压
电阻网络
Di=0, Si则将电阻2R接地 Di=1, Si接运算放大器反相端，电流Ii流入求和电路14
D/A转换器的倒T型电阻网络
(LSB)
(MSB)
D0
D1
D2
D3 iΣ
Rf
−
《数模和模数转换》课件
量化
将采样得到的样值进行量 化处理，将连续的模拟量 转化为离散的数字量。
编码
将量化后的数字量转换成 二进制或多进制的数字代 码。
ADC的分类
逐次逼近型ADC
逐次逼近型ADC采用逐次比较的 方法，将输入模拟信号与内部参 考电压进行比较，逐步逼近输入 信号的电压值。
并行比较型ADC
并行比较型ADC采用多个比较器 ，将输入模拟信号与多个参考电 压进行比较，以得到输入信号的 数字代码。
此外，新型封装技术的采用也将有助于减小转换器的尺寸。例如 ，采用球栅阵列封装(BGA)和晶片级封装(WLP)等新型封装技术 ，可以减小封装体积并提高集成度。
PART 05
总结
数模和模数转换的重要性和应用领域
01
重要性和应用领域
数模和模数转换是数字信号处理中的关键技术，广泛应用于通信、雷达
、音频处理、图像处理等领域。通过数模和模数转换，可以实现信号的
2023-2026
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《数模和模数转换》 PPT课件
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CATALOGUE
目 录
• 数模转换器（DAC） • 模数转换器（ADC） • 数模和模数转换的应用 • 数模和模数转换的未来发展 • 总结
PART 01
数模转换器（DAC）
DAC工作原理
数字信号输入
将数字信号输入到DAC中。
PART 03
数模和模数转换的应用
音频处理
数字音频播放
将模拟音频信号转换为数字信号，通 过数字音频播放器进行播放，可以实 现更高质量的音频输出。
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Vo
路电流直接接地。
S3
S2
S1
S0
2R 2R 2R 2R
I/2 I/4 I/8 I/16 I/16 2R
+VR I
I/2 R
I/4 R
I/8 R
9.1.2 倒T型电阻网络D A转换器
设输入的二进制数为1010，如图：
Ii2 I 8 I V R R (2 1 1 2 1 3) 2 4 V R R (3 2 2 1 ) 2 4 V R R (1B 0
1 01 01 01 0
IF RF
-
A+
+
+
Vo
R，
–
+VR
D3
D2
D1
IV0 oVRRRRFRV,FRI(IF21 322R1 2VFRRI 21 20 )
I2
2RR2FVRVRR
(, 11I131)B23
VR KR
N
B
D0
IVR(23222120) R
9.1.1权电阻型D/A转换器
IIFF RRFF
I＝III3+I1
RR33 11SS33
00II33RR11SS22 22
00 II22RR＝11SS11011
II11 00
RR00 11SS00
II00＝0 00
RR，，++--AA ++
++
VVoo
––
++VVRR
DD33
DD22
DD11
DD00
1
0
10
V O R F (I3 I0) R R F V R (2 3 1 1) R R F V R (1B 0
9.1.2 倒T型电阻网络D A转换器转换器。
求和运算 电路 IF RF
D3
电子模拟 开关
D2 D1 D0
Ii I01
I02
-
A+
+
Vo
S3
S2
S1
S0
2R 2R 2R 2R
I3
I2
I1
I0
+VR
I
R
RR
2R
倒T型电 阻网络
9.1.2 倒T型电阻网络D A转换器
V oIiR F2 R 4F V R R(10B 1K 0 (1 ) 0B1 IF 0R)F
D3
D2 D1 D0
Ii I01
I02
-
A+
+
Vo
S3
S2
S1
S0
2R 2R 2R 2R
I/2 I/4 I/8 I/16 I/16 2R
+VR I
I/2 R
I/4 R
I/8 R
9.1.2 倒T型电阻网络D A转换器
D2
D1
D0
若各权电阻按
以下规律取值：
I0
I 0VR R
VR R, 0
I, 1 I 121 VVRRRR1
R0 20R R1 21R
I2
I 222
VVRR RR2
,,
II33 2VR3R3VRR
R2 22R R3 23R
9.1.1权电阻型D/A转换器
I
R3
R2
R1
R0
S3 I3 S2 I2 S1 I1 S0 I0
第9章--数模和模数转换分 析
第九章 数模和模数转换
模数与数模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。 传感器
模
数
拟 ADC 字
数字计算机
模拟控制
信
信
号 DAC 号
数字控制
将模拟量转换为数字量的装置称为模数转换 器(简称A/D转换器或ADC)；
将数字量转换为模拟量的装置称为数模转换 器(简称D/A转换器或DAC)
由于运放的反相输入端虚地，所以，无论模拟电子开关合向 哪一边，T型电阻网络与地之间的等效电路都如下图所示。
电路等效电阻为R,所以端口电流I =VR/R,其IF余各R支F 路
电流分D别3 是I/2D、2 I/4、D1I/8、DI/016。
I
该支当路模的拟电开流关引控入制运端放Di；为当高控电制平端时为相低应电的I平0电2 时子I0，1开对关+-A应Si将支+
IF RF
D3
D2 D1 D0
Ii I01
I02
-
A+
+
Vo
S3
S2
S1
S0
2R 2R 2R 2R
I/2 I/4 I/8 I/16 I/16 2R
+VR I
I/2 R
I/4 R
I/8 R
9.1.2 倒T型电阻网络D A转换器
Ii2 I 8 I V R R (2 1 1 2 1 3) 2 4 V R R (3 2 2 1 ) 2 4 V R R (1B 0
Ii2 I 8 I V R R (2 1 1 2 1 3) 2 4 V R R (3 2 2 1 ) 2 4 V R R (1B 0
V oIiR F2 R 4F V R R(10B 1K 0 (1 ) 0B10)
将倒T型电阻网络扩大到N位
Ii VRR(2DN0 2DN1-1...D2N1-1)
V oIiR F2 R N F V R RN BK N B V 21 R0 (D 020D 121.. .D 929)
9.1.4 集成D A转换器
输入的数字量与输出的模拟量之间的关系如表9.1.1所示。
9.1.4 集成D A转换器
若把倒T型电阻网络作为运放的反馈电阻，如图所示
反相比例
由虚地的概念得：
VRI 21V0OR(D020
D121
放大电路
... D929)
AV
VO VI
(D020
210 D121... D929)
9.2 A/D 转换器
A/D转换器的作用是将输入的模拟量转换成相 应的数字量
2N VRR(D020 D121 ...DN12N-1)
V oIiR F2 R N F V R RN BK N B
其中：
K
-
RFVR 2N R
NB是二进制数
9.1.2 倒T型电阻网络D A转换器
D/A转换器转换器中的模拟电子开关S0～S4的实际电路如图所
示 图当中DNi=沟1时道，管TT11通、 T输4、出T低6、电T平8、T5T通9的， 栅输极出为高高电电平平，时T9 导通通将，倒PT沟型道电管阻T网2、 T络3、的T电5、流T引7的向栅Io1极。 为低电平时导通。
9.1 D/A转换器
9.1 D/A转换器 9.2 A/D转换器 9.3 小结
9.1.1权电阻型D/A转换器
I
R3
R2
R1
R0
S3 I3 S2 I2 S1 I1 S0 I0
1 01 01 01 0
IF RF
-
A+
+
+
Vo
R，
–
+VR
D3
根据叠加原理:
I=I3+I2+I1+I0
,若现在开关都 接“1”,则：
当Di=0时，T2通
T1
截止，输出高电平
T4通，输出低电平 T7通，输出高电平
A
T8通，将倒T型电
阻
网络的电流引向Io2
9.1.4 集成D A转换器
集成D/A转换器AD7520的管脚及内 部电路如图所示，它是10位倒T型电阻网 络D/A转换器。
在下式中N =10，RF =R =10K
Ii2 N V R R (D 02 0 D 12 1 .. D .N 12 N -) 1