第12章 数模和模数转换

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。
30
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

第11章 数模与模数转换器 习题与参考答案【题11-1】 反相运算放大器如图题11-1所示，其输入电压为10mV ，试计算其输出电压V O 。

图题11-1解：输出电压为：mV mV V R R V IN F O 10010101=⨯=-=【题11-2】 同相运算放大器如图题11-2所示，其输入电压为10 mV ，试计算其输出电压V O 。

图题11-2 解：mV mV V R R V IN F O 110101111=⨯=+=）（ 【题11-3】 图题11-3所示的是权电阻D/A 转换器与其输入数字信号列表，若数字1代表5V ，数字0代表0V ，试计算D/A 转换器输出电压V O 。

11-3【题11-4】 试计算图题11-4所示电路的输出电压V O 。

图题11-4解：由图可知，D 3~D 0=0101因此输出电压为：V V V V O 5625.151650101254===）（【题11-5】 8位输出电压型R/2R 电阻网络D/A 转换器的参考电压为5V ，若数字输入为，该转换器输出电压V O 是多少？解：V V V V O 988.2153256510011001258≈==）（ 【题11-6】 试计算图题11-6所示电路的输出电压V O 。

图题11-6 解：V V V D D V V n n REF O 5625.15165010125~240==-=-=）（）（【题11-7】 试分析图题11-7所示电路的工作原理。

若是输入电压V IN =，D 3～D 0是多少？图题11-7解：D3=1时，V V V O 6221234==，D3=0时，V O =0。

D2=1时，V V V O 3221224==，D2=0时，V O =0。

D1=1时，V V V O 5.1221214==，D1=0时，V O =0。

D0=1时，V V V O 75.0221204==，D0=0时，V O =0 由此可知：输入电压为，D3~D0=1101，这时V O =6V++=，大于输入电压V IN =，比较器输出低电平，使与非门74LS00封锁时钟脉冲CLK ，74LS293停止计数。

9.2 D/A转换器
D/A转 换 器 原 理 及 构架：
D/A转换器的输入是数字量，输出是模拟量，输出模拟量与输 入数字量之间应有这样的关系：数字量大，输出的模拟量也大， 数字量小，输出的模拟量也小，即模拟量和输出量之间应满足 如下关系：A=KD
第1页/共75页
那么怎样才能实现这一关系呢？ 我们把二进制数D按位权展开即： D=dn-1Χ2 n-1+d n-2 Χ 2 n-2+……+d1 Χ 21+d 0 Χ 2 0 A=K（dn-1 Χ 2 n-1+d n-2 Χ 2 n-2+……+d1 Χ 21+d 0 Χ 2 0） 这就是D/A转换器的转换特性表达式。 从转换特性表达式可看出，实现D/A转换的组成部分如下： 1）求和运算放大器：实现求和。通常接成反相比例求和。 2）模拟开关：控制d=0或d=1时，求和电路的项数。 3）译码网络：用来实现2 n-1…..20。 4）基准电源：保证系数K的一致性，要求精度高。
第30页/共75页
1）线性误差一般用最低有效位LSB的倍数表示。
2）也可用输出电压的满刻度FSR的百分数表示输出电压误差 绝对值的大小。例：若线性误差为1%FSR：表示输出模拟电压 与理论值之间的绝对误差小于、等于当输入为11…11时的输出 电压的1%（即1%FSB）。
书中471页，例9.2.1 在图9.2.5的倒T形电阻网络D/A转换器中， 外接参考电压VREF=-10V。为保证VREF偏离标准值所引起的误 差小于1/2LSB，试计算VREF的相对稳定度应取多少？
数模和模数转换
A / D转换器的分类
A/D转换器的种类很多，但从转换过程看可以分为两大类： 直接型：输入的模拟信号直接被转换成相应的数字信号。 间接型：输入的模拟信号首先被转换成某种中间变量（例频率、 时间等），然后再将这个中间变量转换为输出的数字信号。 根据数字信号输出方式的不同：并行输出A/D、串行输出A/D。

d0
d1
输入
…
dn－1
uo 或 io D / A 输出
uo Ku (dn1 2n1 dn2 2n2 d1 21 d0 20 )
2019/11/17
电子技术（电工学Ⅱ） 第12章 数/模与模/数转换
9
普通高等教育“十二五”规划教材
机械工业出版社
§12.2.1 数/模转换电路的基本概念
2019/11/17
电子技术（电工学Ⅱ） 第12章 数/模与模/数转换
2
普通高等教育“十二五”规划教材
机械工业出版社
§12.1 数/模与模/数转换的基本概念
作用在被控对象上的信号通常也是模拟信号，这就需 要将计算机处理过的数字信号再转换为模拟信号，才能作 用于被控制对象，这种把数字量转换成相应的模拟量的过 程叫做数/模转换，其相应的转换电路叫做数/模转换器 （Digital-Analog Converter， DAC）。数字控制系统框图 如图12-1所示。
2019/11/17
电子技术（电工学Ⅱ） 第12章 数/模与模/数转换
22
普通高等教育“十二五”规划教材
机械工业出版社
§12.2.3 D/A转换器主要技术指标
3.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转换速度亦不同，一般约在几微秒到几十微秒
2019/11/17
电子技术（电工学Ⅱ） 第12章 数/模与模/数转换
3
普通高等教育“十二五”规划教材
机械工业出版社
§12.1 数/模与模/数转换的基本概念
图12-1 数字控制系统框图
2019/11/17
电子技术（电工学Ⅱ） 第12章 数/模与模/数转换