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第十一章 数模、模数转换

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第11章模数、数模转换

第11章模数、数模转换

MAIN PROC FAR
；主程序
PUSH DS
MOV AX，0
PUSH AX
MOV AX，DATA
MOV DS，AX
第11章 模数、数模转换
MOV AL，00010011B OUT 78H，AL MOV AL，30H OUT 79H，AL MOV AL，00001001B OUT 79H，AL
MOV AL，7FH
ADDC、ADDB、ADDA：输入通路选择控制； ALE：上升沿将输入通路选择控制锁存；
VCC和GND分别为电源（5V）和地； START：A/D启动信号，脉冲宽度应大于200ns； CLOCK：时钟脉冲，频率范围为10KHz～1MHz；
EOC：转换结束信号，上升沿有效；
OE：数据输出允许端； D7-D0：数字量输出端（三态）。
12位高速逐次逼近型A/D变换器；
最高采样频率可达1.5MSPS(Mega-Sample/s)；
低功耗，平均功耗仅为4mW；
电源：2.7V～5.25V；
标准的数字接口电路（具有三态）； 具有跟踪/保持功能。
第11章 模数、数模转换
(1) 内部结构
第11章 模数、数模转换
(2) 引脚说明
CONVST ：转换开始信号(输入)，低电平有效 CLKIN：主时钟(输入)，每14个时钟周期完成一次A/D转换CLKIN最高频率是 26MHz
第11章 模数、数模转换
REF(+)、REF(-)：基准电压输入，REF(+)不应大于 VCC，REF(-)不应小于GND。
DOUT=255 * VIN /(REF(+)- REF(-))
第11章 模数、数模转换
(2) ADC0809的时序

数模转换与模数转换

数模转换与模数转换

数模转换与模数转换数模转换（Digital-to-Analog Conversion，简称DAC）和模数转换（Analog-to-Digital Conversion，简称ADC）是数字信号处理中常用的两种信号转换方法。

数模转换将数字信号转换为模拟信号，而模数转换则将模拟信号转换为数字信号。

本文将就数模转换和模数转换的原理、应用以及未来发展进行探讨。

一、数模转换（DAC）数模转换是将数字信号转换为模拟信号的过程。

在数字系统中，所有信号都以离散的形式存在，如二进制码。

为了能够将数字信号用于模拟系统中，需要将其转换为模拟信号，从而使得数字系统与模拟系统能够进行有效的接口连接。

数模转换的原理是根据数字信号的离散性质，在模拟信号上建立相似的离散形式。

常用的数模转换方法有脉冲幅度调制（Pulse Amplitude Modulation，简称PAM），脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，简称PWM）和脉冲位置调制（Pulse Position Modulation，简称PPM）等。

这些方法根据传输信号的不同特点，在转换过程中产生连续的模拟信号。

数模转换在很多领域有广泛应用。

例如，在音频领域，将数字音频信号转换为模拟音频信号，使得数字音频可以通过扬声器播放出来。

另外，在电信领域，将数字信号转换为模拟信号后，可以用于传输、调制解调、功率放大等过程。

二、模数转换（ADC）模数转换是将模拟信号转换为数字信号的过程。

模拟信号具有连续的特点，而数字系统只能处理离散的信号。

因此，当需要将模拟信号用于数字系统时，就需要将其转换为数字形式。

模数转换的原理是通过采样和量化来实现。

采样是将模拟信号在时间上进行离散化，而量化是将采样信号在幅度上进行离散化。

通过这两个过程，可以将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。

模数转换在很多领域都有应用。

例如，在音频领域，将模拟音频信号转换为数字音频信号，使得音频信号可以被数字设备处理和存储。

《数模和模数转换器》课件

《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

第十一章_AD、DA转换教材

第十一章_AD、DA转换教材

n位 二进制
输入、输出关系框图
dd01
DAC uO或iO
…
1. D / A转换思路
dn-1
如 (1101)2 1 23 1 22 1 20 8 4 1 13
n1
N 10
di 2i
可利用运算放大器实现运算
i0
2. 转换特性
7 uO/V
6
5
4
3
2
1
001 010 011 100 101 110 111 D
参数值 10
≤ 0.05 % ≤ 500
UREF 电源电压 功耗
温度系数
V V mW FSR 10–6/ºC
–25 +25 5 35 20
《数字电子技术基础》第五版
3. 分辨率
单极性输出：
分辨率

1 2n 1
5G7520 为 10 位 D / A 转换器，
分辨率 =
1 210
1

uO 从 0 （1023 / 1024）UREF

R
13
IO1
1
5G7520 3
22
IO2
uO
输出与输入的关系
–VEE RW2
数码输入
模拟输出
d9 d8 d7 d6 d5 d4 d3 d2 d1 d0
1 1 1 1 1 11 11 1
1 1 1 1 1 11 11 0
… 000000000
1 000000000
11.3 A / D 转换器（ADC）
A/D转换的基本原理
A(电压 或 电流)
？
输入连续变化电压，输出为不连 续的数字量
D

数电第十一章数模和模数转换详解演示文稿

数电第十一章数模和模数转换详解演示文稿
数电第十一章数模和模数转换 详解演示文稿
第1页，共128页。
（优选）数电第十一章数模和 模数转换
第2页，共128页。
1.用途：
11.1 概述
一个计算机控制系统的框图如图11.1.1所示。
控制 对象
非电量
传感器
模拟量
模/数 转换器
数字量
计算机
数字量
数/模 转换器
执行 机构
模拟量
图11.1.1 计算机控制系统框图
第10页，共128页。
1.组成：
图11.2.2是4位权电阻网络D/A转换器的原理图，它是 由权电阻网络、4个电子模拟开关和1个求和放大器组成。
权电阻网络
模拟开关
求和放大器
图11.2.2
第11页，共128页。
（1）S3~S0:为电子开关， 其状态受输入数码d3~d0 的取值控制。当di＝1时 开关接到参考电压
值，可以将VREF取负值。
2. 此电路的优点是电路结构简单，所用的电阻元件少。缺点 是各个电阻的阻值相差较大，输入数字量的位数越多，差别 就越大，故很难保证电阻的精确度。
第16页，共128页。
为了克服这个缺点，在输入数字量较多时可采用图 11.2.3所示的电路。
Rs=8R
23 R 22 R 21 R 20 R
第5页，共128页。
2.A/D转换器：
将模拟信号转换成数字信号的过程称为模/数转换 （Analog to Digital），实现的电路称为A/D转换器，简 写为ADC（Analog－Digital Converter）。
A/D转换器的类型可分成直接A/D转换器和间接A/D转换 器。在直接A/D转换器中，输入的模拟电压信号直接被转换成相 应的数字信号；而在间接A/D转换器中，输入的模拟信号首先被 转换成某种中间变量（如时间、频率等），然后再将这个中间 量转换成输出的数字量。

数模和模数转换PPT课件

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

第十章十一章数模及模数转换


5
③精度
指D/A转换器实际输出电压与理论值之间的误 差。有绝对误差和相对误差两种。 前者一般采用数字量的最低有效位作为衡量单 位。后者则用：输出量绝对误差/满量程×100％。 例如，一个数模转换器精度为±1/2LSB，表示该 转换器的实际输出值与其理想输出值间最大偏差 为最低有效位所对应的模拟输出值的一半。 再如，某分辨率为8位的D/A转换器。其精度为 ±1/2LSB。如果用相对误差表示其精度，则它的 精度是： (±1/2LSB×△)/(△×28)=(±1/2LSB)/28=(±1/2)/28 =±1/512。
20
对要求多片DAC0832同时进行转换的系统， 各芯片的选片信号不同，这样可由选片信号CS与 WR1将数据分别输入到每片的输入寄存器中。各片 的XFER与WR2分别接在一起，公用一组信号，在 XFER与WR2同时为低电平时，数据将在同一时刻由 8位输入寄存器传送到对应的8位DAC寄存器，并 靠WR2或XFER的上升沿将信号锁存在DAC寄存器中， 与此同时，多个DAC0832芯片开始转换，其时间 关系如图所示。
两个8位输入寄存器可以分别选通，从而使 DAC0832实现双缓冲工作方式，即可把从CPU 送来的数据先打入输入寄存器，在需要进行转 换时．再选通DAC寄存器，实现D/A转换，这种 工作方式称为双缓冲工作方式。
17
各引脚功能说明如下： ILE：输入锁存允许信号，输入，高电平有效。 CS：片选信号，输入、低电平有效，与ILE共同 决定WR1是否起作用。
19
IOUT2：DAC电流输出2， RFB：片内反馈电阻引脚，与外接运算放大器 配合构成I/V转换器。 VREF：参考电源或叫基准电源输入端，此端 可接一个正电压或一个负电压，范围为： +10V~ -10V，由于它是转换的基准，要求电压 准确、稳定性好。 VCC：芯片供电电压端．范围为+5V~+15V， 最佳值为+15V。 AGND：模拟地，即芯片模拟电路接地点，所 有的模拟地要连在一起。 DGND：数字地，即芯片数字电路接地点。所 有的数字电路地连地一起。使用时，再将模拟地 和数字地连到一个公共接地点，以提高系统的抗 干扰能力。

第11章数模与模数转换——讲义

第11章数模与模数转换——讲义第一篇：第11章数模与模数转换——讲义第11章数-模和模-数转换【学时分配】2学时，周二1~2节。

【教学目的与基本要求】1、熟练掌握A/D与D/A转换的电路结构和工作原理。

主要是倒梯形电阻网络、逐次逼近型、双积分A/D转换的工作特点及适用场合。

2、正确理解D/A转换器的主要参数和衡量它们的技术指标。

【教学重点与教学难点】教学重点：1、各种D/A转换器的电路结构特点和工作原理；2、掌握D/A转换器的参数计算和主要性能指标。

3、各种A/D转换器的电路结构特点和工作原理；4、掌握A/D转换器的参数计算和主要性能指标。

教学难点：权电阻型D/A转换器、倒T型D/A转换器的电路结构与工作原理【教学内容与时间安排】一、数/模（D/A）和模/数(A/D)转换的概述（约0.4学时）1、数/模和模/数转换的定义2、ADC和DAC的两个性能指标转换速度和转换精度是衡量A/D转换器和D/A转换器性能优劣的主要标志。

3、ADC和DAC的常见类型常见的D/A转换器有权电阻网络D/A转换器，倒梯形电阻网络D/A转换器、权电流型D/A转换器、权电容网络D/A转换器以及开关树形D/A转换器等几种类型。

常见的A/D转换器可以分为直接A/D转换器和间接A/D转换器，在直接A/D转换器中，输入的模拟电压信号直接被转换成相应的数字信号，而在间接A/D转换器中，输入的模拟信号首先被转换成某种中间变量，然后再将这个中间变量转换为输出的数字信号。

二、D/A转换器（约0.8学时）1、权电阻网络D/A转换器a.电路结构：由数码锁存器、电子开关、权电阻网络及求和电路构成b.原理：c.电路输出V0与数字输入成比例关系d.电路特点：结构比较简单，所用的器件少，缺点是所用的各个电阻组织相差较大，尤其在输入信号位数较多时，问题更为突出，难以保证每个电阻具有很高的精度，不利于制作集成电路。

2、倒T形电阻网络转换器a.电路构成：电阻网络中只有R和2R两种阻值。

数模和模数转换


A/D转换器
采样 和 保持
CPS ui (t) us (t) S C ADC 的数字 化编码电路
1．A/D 转换器的基本原理
dn -1
Байду номын сангаас
…
d1 d0
数字量输出 (n 位)
ADC 输入模拟电压 采样-保持电路
编码
采样展宽信号
量化
模拟电子开关S在采样脉冲CPS的控制下重复接通、断开的过程。 S接通时，ui(t)对C充电，为采样过程；S断开时，C上的电压保 持不变，为保持过程。在保持过程中，采样的模拟电压经量化 和数字化编码电路转换成一组n位的二进制数输出。
3．A/D 转换器的主要技术指标
（1）分辨率 A/D转换器的分辨率用输出二进制数的位数表示，位数越多， 误差越小，转换精度越高。 例如：输入模拟电压的变化范围为 0～ 5V，输出8位二进制 数可以分辨的最小模拟电压为 5V×2－8＝20mV；而输出12位 二进制数可以分辨的最小模拟电压为5V×2－12≈1.22mV。 （2）相对精度 在理想情况下，所有的转换点应当在一条直线上。相对精度 是指实际的各个转换点偏离理想特性的误差。 例如：某ADC的相对精度为±(1/2)LSB，这说明理论上应输 出的数字量与实际输出的数字量之间的误差不大于最低位为
１的一半。
（3）转换速度 完成一次A/D转换所需要的时间叫做转换 时间，转换时间越短，则转换速度越快。 双积分ADC的转换时间在几十毫秒至几 百毫秒之间； 逐次比较型ADC的转换时间大都在10～ 50μs之间； 并行比较型ADC的转换时间可达10ns。
4．常用 A/D 转换器介绍
集 成 A/D 转 换 器 规 格 品 种 繁 多 ， 常 见 的 有 ADC0804、ADC0809、MC14433等。 ADC0809是CMOS工艺，8位 逐次比较型A/D转换芯片，28脚 双列直插封装。它具有8个通道的

第11章 数模-模数转换总结


论上应得到的输出数字量之间的误差小于最低位的半个字。
1 LSB ，就表明实际输出的数字量和理 2
例：某信号采集系统要求用一片A/D转换集成芯片在1s内对16个热电 偶的输出电压分数进行A/D转换。已知热电偶输出电压范围为0～25mV （对应于0～450℃温度范围），需分辨的温度为0.1℃，试问应选择 几位的A/D转换器？ 解： 分辨率= 0.1
任何导线都可以被理解成电阻，因此，尽管连在一起的 “地”，其各个位置上的电压也并非一致的，对于数字电路， 由于噪声容限较高，通常是不需要考虑“地”的形式的，但对 于模拟电路而言，这个不同地方的“地”对测量的精度是构成 影响的，因此，通常是把数字电路部分的地和模拟部分的地分 开布线，只在板中的一点把它们连接起来（通过0欧姆电阻）。
二、D/A转换器的主要电路形式 1. 权电阻网络D/A转换器
(MSB) dn-1 dn-2
数字量输入
d2 d1
UREF
(LSB) d0
双向模拟开关
Sn-1 In-1 2R
0
Sn-2 In-2 2R
1
S2 … I2 2 R
n-3
S1 I1 2 R
n-2
S0 I0 2 R I － A +
n-1
RF (R/2)
13
11.2 数模转换器
DAC0832的三种工作方式
（a）双缓冲方式：采用二次缓冲方式，可在输出的同时，采集下一个数 据，提高了转换速度；也可在多个转换器同时工作时，实现多通道D/A的 同步转换输出。 （b）单缓冲方式：此时只需一次写操作，就开始转换，提高了D/A的数 据吞吐量。 14 （c）直通方式：输出随输入的变化随时转换。
运算放大器输出电压为
n-1 n-1
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第十一章 模数A/D、数模D/A转换 11-1 概述 A/D转换器：将模拟信号转换成数字信号。 D/A转换器：将数字信号转换成模拟信号。
一、实时控制系统
传感器 放大滤波 多 路 开 关 MUX 采 样 保 持 器 S/H A/D 转 换 器
控 传感器 制 对 象 ┋ 放大滤波
I/O 接 口
计 算
执 行 部 件
3. DAC1210 DAC1210是12位高分辨率电流输出型D/A转换器，图 11－17是DAC1210的内部结构图。
MOV DX，321H
；DATA为被转换的数据
；指向DAC寄存器
OUT DX，AL ；数据打入输入监寄存器 OUT DX，AL ；选通DAC寄存器，启动D/A转换
例1 DAC0832的端口地址为200H，设需要 转换的数字量为10H，编程实现数字 量的D/A转换。 MOV MOV OUT DX，200H AL，10H DX，AL
VR N IOUT1 ＝ × 15k 256
Rf
VR 255 - A N + IOUT2 ＝ IOUT2 × LM324_
VO
3. 分辨率 分辨率的概念在前面已经提到，它是 指输入数据发生1LSB的变化时所对应的输 出模拟量的变化，分辨率△与输入数字量的 位数n之间有如下关系： △ ＝FSR/2n 对于8位D/A转换器，2n＝256，其分辨 率为0.39%FSR。 由于分辨率与转换器的位数之间具有固 定的对应关系，一般简单地用它们的位数来 表示分辨率，如D/A转换器的分辨率可以是 8，10，12，16。
2. 编码 经采样和量化后，模拟量转化成了数字 量，数字量可以用不同的代码来表示，这就 是数字量的编码。 编码的形式有好几种，如二进制，BCD 码，ASCII码等。各器件采用的编码方式在 制造过程中就固定好了，有些器件可通过外 部连线，选择几种编码方式。下面介绍两种 最常用的编码形式：自然二进制码和双极性 二进制编码。
t
图11－5 模拟电压信号被量化的例子
在对模拟信号进行采样时，为了与计算 机表示数的方法一致，分层数必须是2n 。例 如，图11－5中的分层数是23＝8，或n＝3。 实际的A/D转换器，n通常为8，10，12，16 等。为简单起见，常用位数n表示A/D转换器 的分辨率，它表明A/D转换器能分辨最小量 化信号的能力。 每个A/D转换器都有一个允许的最大电 压范围，通常还有一个参考电压VR输入引脚， 在输入电压值范围内改变VR的值，可以设定 A/D转换器能够转换的电压范围，也即制定 它的量程。
CS WR1 AGND AGND DI3 DI2 DI1 Vcc DI0 VREF RFB DGND DGND 1 20 2 19 3 18 4 17 5 DAC 16 6 0832 15 7 14 8 13 9 12 10 11 Vcc ILE WR2 XFER DI4 DI5 DI6 DI7 IOUT1 IOUT2
例2
产生一个锯齿电压
MOV DX，PORTA；PORTA为 D/A 端口号 MOV AL，0FFH ；初值为 0FFH ROTATE： INC AL OUT DX，AL ；往D/A
例3 DAC0832的端口地址为200H，产生一个三角 波电压
MOV DX，200H MOV AL，00H T1：OUT DX，AL INC AL JNZ T1 DEC AL DEC AL T2: OUT DX，AL DEC AL JNZ T2 JMP T1
4. 精度 由于转换器内部电路的误差等原因， 当送一个确定的数字量给DAC后，它的实 际输出值与该数值应产生的理想输出值之 间会有一定的误差，它就是D/A转换器的精 度，通常用此差值与满量程输出电压或电 流的百分比来表示。例如，某一转换器的 电压满量程为10V，其精度为0.02％，则输 出电压的最大误差为10.00×0.02％＝20 mV。 一般D/A转换器的误差应不大于1/2LSB。
三、几种D/A转换器 1. AD7524 AD7524是8位电流输出型D/A转换器， 采用CMOS工艺制造，功耗只有10mW，精 度为1/8LSB。它被设计成单电源供电，而 且电源电压的范围很宽，从＋5V到＋15V， 它可以直接与使用＋5V电源的微机总线相 连。图11－10是它的一个实用电路。
+5V +5V 数据 总线 地址 总线 WR D0 D1 ┋ D7 译码 Vref CS VDD Rf IO1 AD7524 IO2 WR GND A +
图11－13 DAC0832的内部结构图
图11－14 DAC0832的 引脚图
（两级锁存方式）
（一级锁存方式）
7.10
（无锁存方式）
图11－15是DAC0832工作于双缓冲方 式下，与8位数据总线的微处理器相连的逻 辑图。
DAC0832 地址 总线
WR
地址 320H CS 译码 321H XFER WR1 WR2
输出0.5V对应的数字量为： 256×（0.5/5）＝1AH 输出2.5V对应的数字量为： 256×（2.5/5）＝80H
程序段如下： BEGIN: MOV AL，1AH ；下限值 UP: OUT 80H，AL ；D/A转换 INC AL ；数值加1 CMP AL，81H ；超过上限了吗？ JNZ UP ；没有，继续转换 DEC AL；超过了，数值减1 DOWN: OUT 80H，AL ；D/A转换 DEC AL ；数值加1 CMP AL，19H ；低于下限了吗？ JNZ DOWN ；没有，继续转换 JMP BEGIN ；低于，转一个周期
（a）采样保持电路 （b）输入输出波形图 图11－7 采样保持电路和输入输出波形
11-2 D/A转换器 一、D/A转换器原理 D/A转换器是把数字量转换为与输入量成 比例的模拟信号的器件。多数D/A转换器把数 字量（如二进制编码）变成模拟电流，如要 将其转换成模拟电压还要使用电流/电压转换 器（I/V）来实现。少数D/A转换器内部有I/V 变换电路，可直接输出模拟电压值。 为了了解D/A转换器的工作原理，先分析 一下图11-8所示的4路输入加法器电路，即权 电阻网络D/A转换器。
VCC RFB IOUT1 IOUT2 AGND DGND
+5V
VO
D7～D0 +5V
DI7～DI0 ILE VREF
图11－15 DAC0832与8位数据总线微机的连接图
把一个数据经两次锁存，通过DAC0832输出的 典型程序段如下： MOV DX，320H ；指向输入寄存器
MOV AL，DATA
VO
通常再在输出端加一级反相型电压跟随 器，使VO ′＝VO 。所以当输入数字量为0 时， VO ′＝0V；当输入数字量为FFH时， VO ′＝4.98V。通过编程来改变送给DAC的 数据和控制向DAC发送数据的数据，就能 用它来产生各种波形。
图11－10 AD7524的一个实用电路
N VO＝－ VR × 256
2VR 1 1 1 R 1 ＝－ （1× ＋0× ＋0× ＋0× ）× R 2 4 8 2 16
＝－ VR ＝－2.5V 这样，用二进制数字控制开关的通断，就可产生相应的输出电 压信号。但是，与A/D转换器只能包含有限数目的分层数那样， D/A转换器中的开关和权电阻的数目也是有限的，因此，D/A 转换器输出的电压仅是某些固定的值。
1 2
二、D/A转换器的主要性能指标 1. 输入数字量
它包括输入数字量的码制、数据格式 和它们的逻辑电平等。多数D/A转换器只 接受自然二进制编码，少数产品采用双极 性二进制编码或BCD编码等。输入数据的 格式一般都是并行码。输入的逻辑电平一 般为TTL电平。
2. 输出模拟量 多数D/A转换器是电流输出型，一般在 规定参考电压的情况下，产品手册给出输 入为满码时的输出电流表达式。有些器件 有一对电流输出引脚IOUT1和IOUT2 。例如， 8位D/A转换器DAC0832的输出电流为：
幅度 二进制数 111 7 110 6 101 5 100 4 011 3 010 2 001 1 000 0
t 0 t1 t2 t3 t4 t5 t6 t7 实际电平 3.7 5.3 6.3 6.2 5.1 3.2 1.8 1.1 量化值 3 5 6 6 5 3 1 1 编码 011 101 110 110 101 011 001 001
三、采样保持器 1. 采样过程
x(t） S x(n △）
0
t
t0 S(t） S(t）
△
t
t0
△
t
图11－6 采样过程
2. 采样保持器 使用采样保持器可以将采样和保持两个 过程分开，即在采样开关与A/D转换器之间 加接一个电压保持器，采样保持电路和它的 输入输出波形如图11－7所示。
输入信号 S Vi VC _ + CH 采样 A VO 保持 采样 S/H输出 保持
= d1 VR + d2 VR + d3 VR + d4
R 2R 4R VR 8R
2VR = （d12-1＋ d22-2＋ d32-3 ＋ d42-4 ） R
由于流入运放的电流为0，所以If＝ IO 。又因∑点虚地， 故运放的输出电压VO=－ If ×Rf。这样，对于同样的输入数据， 当参考电压VR改变时， IO和VO均随之而改变。若固定VR ，则 输出电压VO与输入数字量成正比关系。 如果Rf ＝R/2，输入数字量d1d2d3d4＝1000， VR ＝＋5V 则输出电压 VO＝－ If ×Rf
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多 路 开 关 MUX
机 D/A 转 换 器 I/O 接 口
图11－1 包含A/D和D/A的实时控制系统
二、采样、量化和编码 1. 采样和量化 采样就是按相等的时间间隔t从电压信 如图11－5所示，有一个被采样的信号 号上截取一个个离散的电压瞬时值，这些 电压的幅度范围为0～7伏，若把它们分为8 值都有精确的大小。 层，包括电平0V在内，每个分层为1伏，然 后看每个采样处于哪个分层之中，该分层 的起始电平就是这个采样的数字量。这个 过程就是量化。