模数和数模转换数模转换即将数字量转换为模拟电量电压或

1、第17章模数和数模转换数模转换即将数字量转换为模拟电量电压或电流，使输出的模拟电量与输 入的数字量成正比。实现数模转换的电路称数模转换器模数转换即将模拟电量转换为数字量，使输出的数字量与输入的模拟电量成 正比。实现模数转换的电路称模数转换器17.1 数模D/A转换器一、D/A转换器的根本原理及分类1 数模转换的根本原理要求：输出的模拟量与输入的数字量成正比。输入数字量D = (Dn-1 Dn-2D1 Do ) 2=Dn-1 2n-1 + Dn-2 2n-2 + D1 21 + Do 2o输出模拟电压uo = D = (Dn-1 2n-1 + Dn-2 2n-2 + + D1 21 + Do 2

2、°)A是DAC能输出的最小电压值，称为DAC的单位量化电压，它等于D 最低位LSB为1、其余各位均为0时的模拟输出电压用 ULSB表示2 倒T型网络D/A转换器，根本原理如图示：RfUo模拟开关Si打向“1侧时，相应2R支路接虚地；打向“ 0侧时，相应2R支路接地。故无论开关打向哪一侧，倒 T型电阻网络均可等效为下列图:2R2tl02tl12fl22tlB2VrefIoIlI3从A、B、C节点向左看去，各节点对地的等效电阻均为2R。因此，I =Vrefr丨3=1 V12 =23(步)，12 =2I= =422( 士)，丨1=1 22 =8 = 2 (24)，IoI1 =2 =16 =

3、 2° ( 24)即>3 =2310，I2 = 22I0,I1=2110， I0=20 I0可见，支路电流值Ii正好代表了二进制数位 Di的权值2i 。模拟开关Si受相应数字位Di控制。当Di = 1时，开关合向“ 1侧，相应支 路电流Ii输出；Di = 0时，开关合向“ 0侧，Ii流入地而不能输出。i 2 = D3 13 + D2 12 +D1 11 + Do 10=(D3 23 + D2 22 +D1 21 + Do 20 )Io =DIoUo =Vref Rf2 4 R对 n 位 D A C， uO =Vref Rf2n R3. D/A转换器主要指标常用 DAC 主要有权

4、电阻网络 DAC、R - 2R、T形电阻网络 DAC、R - 2R 倒T形电阻网络DAC和权电流网络DACo其中，后两者转换速度快，性能好， 因而被广泛采用，权电流网络 DAC转换精度高，性能最正确。(1) 分辨率：用输入的二进制数码的位数 n来表示。位数越多，分辨率就越高。(2) 线性度：用非线性误差的大小来表示。(3) 转换精度：以最大静态转换误差的形式给出，这个误差包含非线性误差、比例系数误差、漂移误差等。 输出电平 一般为5V至10V，高压输出型的可达24V至30V;输出电流型 的，低的为几到几十毫安，高的达 3A(5)输入数字电平：输入数字信号分别为1和0时，所对应的输入上下电平的值

5、。4. 集成D/A转换器常用集成DAC有两类：一类内部仅含有电阻网络和电子模拟开关两局部，常用于一般的电子电路。另一类内部除含有电阻网络和电子模拟开关外，还带有数据锁存器，并具有片选控制和数据输入控制端， 便于和微处理器进行连接，多 用于微机控制系统中。D7 De D5 D4 Ds D2 D1 虫 CS 一 WR 45678910111213141516CD A7524R2衣_VREF=10V1 k。C 丰 15 pF OUT1OUT2_-uo上图为CDA7524的单极性输出应用电路。图中电位器 R1用于调整运放增益, 电容C用以消除运放的自激。 ULSB = VREF / 256，试求满度输

6、出电压及 满度输出时所需的输入信号。当 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 = 11111111 时，输出为满度值。U FSR= 28-1Ulsb=255 红孝? 9.961 Vuo=-U fsr - 9.9 61 V 。1、A/D转换器1.A/D转换的根本原理功能：把模拟量转换成数子量分类按转换原理：直接转换型、间接转换型输入 模拟量 nrLTLTL输出数字量D n - 1Di DoUi (t)采样：把时间连续变化的信号变换为时间离散的信号。保持：保持采样信号，使有充分时间转换为数字信号。量化：把采样保持电路的输出信号用单位量化电压的整数倍表示编码：把量化的结果用二进制代码表示。

7、2.并联比拟型的ADCV REF存放器编码器JjDiDiDiDJiDaD2 (M SB)DiDo(L SB)电阻构成分压器3. A/D转换器的主要指标常用ADC主要有并联比拟型、双积分型和逐次逼近型。其中，并联比拟 型ADC转换速度最快，但价格贵；双积分型 ADC精度高、抗干扰能力强, 但速度慢；逐次逼近型速度较快、精度较高、价格适中，因而被广泛采用。1分辨率：表示输出数字量变化一个相邻数码所对应的输入模拟量的变化量，常以输出二进制的位数表示。2相对精度：指实际的各个转换点偏离理想特性的误差。3转换速度：完成一次转换所需要的时间。并联比拟型 > 逐次比拟型 > 双积分型4电源抑制：

8、在输入模拟电压不变的条件下，当转换电路的供电电源电压变 化时对输出的影响。本章小结D/A 转换是将输入的数字量转换为与之成正比的模拟电量。 常用的 DAC 主 要有权电阻网络 DAC、R - 2R T 形电阻网络 DAC、R - 2R 倒 T 形电阻网 络 DAC 和权电流网络 DAC 。其中，后两者转换速度快，性能好，因而被 广泛采用，权电流网络 DAC 转换精度高，性能最正确。A/D 转换是将输入的模拟电压转换为与之成正比的数字量。 常用 ADC 主要 有并联比拟型、双积分型和逐次逼近型。其中，并联比拟型 ADC 属于直接 转换型，其转换速度最快，但价格贵；双积分型 ADC 属于间接转换型，其 速度慢，但精度高、抗干扰能力强；逐次逼近型也属于直接转换型，其速度 较快、精度较高、价格适中，因而被广泛采用。A/D 转换要经过采样 - 保持和量化与编码两步实现。采样 - 保持电路对输 入模拟信号抽取样值，并展宽 保持 ；量化是对样值脉冲进行分级，编码是 将分级后的信号转换成二进制代码。在对模拟信号采样时，必须满足采样定 理：采样脉冲的频率 fS 必须大于输入模拟信号最高频率分量的 2 倍。这样 才能不失真地恢复出原模拟信号。DAC 和 ADC 的分辨率和转换精