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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。
【关键字】精品第7章数-模转换与模-数转换第1讲数-模转换一、教学目的：1、数模转换的基本原理。
2、理解常见的数模转换电路。
3、掌握数模转换电路的主要性能指标。
二、主要内容：1、数模转换的定义及基本原理2、权电阻D/A转换器、倒T型D/A转换器的电路结构特点、工作原理及其主要技术参数3、DAC主要性能指标三、重点难点：权电阻D/A转换器、倒T型D/A转换器的电路结构特点、工作原理及其主要技术参数。
四、课时安排：2学时五、教学方式：课堂讲授六、教学过程设计复习并导入新课：新课讲解：[重点难点]权电阻D/A转换器、倒T型D/A转换器的电路结构特点、工作原理及其主要技术参数，逐次逼近型A/D转换器、双积分型A/D转换器的电路结构特点、工作原理及其主要技术参数。
[内容提要]本章介绍数字信号和模拟信号相互转换的基本原理和常见转换电路。
必要性与意义：自然界中，许多物理量是模拟量，电子系统中的输入、输出信号多数也是模拟信号。
而数字系统处理的数字信号却具有抗干扰能力强、易处理等优点；利用数字系统处理模拟信号的情况也越来越普遍。
由于数字系统只能对数字信号进行处理，因此要根据实际情况对模拟信号和数字信号进行相互转换。
随着计算机技术和数字信号处理技术的快速发展，在通信、自动控制等许多领域，常常需要将输入到电子系统的模拟信号转换成数字信号后，再由系统进行相应的处理，而数字系统输出的数字信号，还要再转换为模拟信号后，才能控制相关的执行机构。
这样，就需要在模拟信号与数字信号之间建立一个转换接口电路—模数转换器和数模转换器。
A/D转换定义：将模拟信号转换为数字信号的过程称为模数转换（Analog to Digital），或A/D转换。
能够完成这种转换的电路称为模数转换器（Analog Digital Converter），简称ADC。
D/A转换定义：将数字信号转换为模拟信号的过程称为数模转换（Digital to Analog），或D/A转换。
什么是数模转换和模数转换1. 引言在现代科技和通信领域中，数模转换（Digital-to-Analog Conversion）和模数转换（Analog-to-Digital Conversion）是非常重要的概念。
它们在各种应用中起着至关重要的作用，如音频处理、图像处理、数据转换等。
本文将介绍数模转换和模数转换的定义、原理和应用。
2. 数模转换数模转换是将数字信号转换为模拟信号的过程。
数字信号是以离散的二进制形式表示的信号，而模拟信号是连续变化的信号。
通过数模转换，我们可以将数字信号转换为模拟信号，以便于在模拟领域进行进一步的处理和分析。
数模转换的原理是通过采样和保持、量化和编码三个步骤实现的。
首先，采样和保持将连续的模拟信号转换为离散的采样信号。
然后，量化将采样信号的幅度离散化为一系列的取值。
最后，编码将离散化后的采样信号转换为二进制代码，以便进行数字信号处理。
数模转换广泛应用于音频和视频领域。
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信号，使得我们可以聆听到高质量的音乐。
同时，在数字电视中，数模转换器将数字视频信号转换为模拟视频信号，使得我们可以观看高清晰度的电视节目。
3. 模数转换模数转换是将模拟信号转换为数字信号的过程。
模拟信号是连续变化的信号，而数字信号是以离散的二进制形式表示的信号。
通过模数转换，我们可以将模拟信号转换为数字信号，以便于在数字领域进行处理和存储。
模数转换的原理是通过采样和量化两个步骤实现的。
首先，采样将连续的模拟信号转换为离散的采样信号。
然后，量化将采样信号的幅度离散化为一系列的取值。
最终，将离散化后的采样信号转换为二进制代码，以表示数字信号。
模数转换在通信领域和数据存储领域得到广泛应用。
例如，在手机通信中，模数转换器将人的声音转换为数字信号，以便于在网络中传输。
同样地，在数字存储设备中，模数转换器将模拟数据（如声音、图像等）转换为数字数据，以便于存储和处理。
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。
第六章数模转换与模数转换授课题目：6.1 D/A转换器教学目标：1、掌握数模、模数转换的概念。
2、理解数模转换的原理。
3、熟悉D/A转换器集成芯片的性能，学习其使用方法。
教学内容（包括重点、难点）：教学重点：1、数模转换的基本原理。
2、D/A转换器集成芯片的使用。
教学难点：1、转换电路的分析计算。
2、知识的综合复习应用。
教学过程设计●复习并导入新课问题：回忆二进制转换为十进制的加权和公式和电阻的串联、并联。
●就新课内容提出问题1、什么是模拟量？2、什么是电模拟量？●讲授新课计算机对生产进行实时控制的过程如下：模拟量：温度、压力、湿度、流量、速度等电模拟量：电压、电流6.1 D/A转换器D/A 转换—从数字信号到模拟信号的转换。
D/A 转换器（简称DAC ）—完成D/A 转换的电路。
一、D/A 转换电路原理图数据锁存器：暂时存放输入的数字量；模拟电子开关：这些数字量控制模拟电子开关，将参考电压源UREF 按位切换到电阻译码网络中变成加权电流。
集成运放：加权电流经运放求和，输出相应的模拟电压，完成D/A 转换过程。
二、倒 T 形电阻网络DAC 1、电路图2、工作原理—电流分流形成加权值。
3、转换公式4、特点电阻值一致。
倒T 形电阻网络支路电流恒定，电路转换速度高。
举例1：若U R=10V ，求对应D3D2D1D0分别为1010、0110和1100时输出电压值。
三、主要性能指标 1、分辨率分辨率：说明DAC 输出最小电压的能力。
它是指最小输出电压（对应的输入数字量仅最低位为1）与最大输出电压（对应的输入数字量各有效位全为1）之比：分辨率=n ：表示输入数字量的位数。
n 越大，分辨最小输出电压的能力也越强。
举例2：n=8, DAC 的分辨率为分辨率= =0.0039数据锁存器…D 0D 1D n －1…模拟电子开关…电阻译码网络…求和运放参考电压源模拟输出U )2...22(20022101⨯++⨯+⨯-=----D D D U U n n n n REFn 121-n 121-n2、转换精度转换精度：实际输出模拟电压值与理论输出模拟电压值之差。
显然，这个差值越小，电路的转换精度越高。
3、建立时间（转换速度）建立时间是指, DAC 从输入数字信号开始到输出模拟电压或电流达到稳定值时所用的时间。
四、集成芯片DAC0832DAC0832是常用的集成DAC ，它是用CMOS 工艺制成的双列直插式单片八位DAC 。
1、熟悉DAC0832各管脚功能2、搭接测试电路3、记录实验结果131415167456AGNDCS ∞WR 2WR 1110DAC 08322+D 7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 018+5V 逻辑开关1154321789312-15V+15V 201917输入数字量表 8-2 D/A 转换器输出电压u o ºΔººDGNDU CC U REF µA741ILE RP1 10k ΩR fI O1I O1+R f 1k Ω输出模拟电压（v ）0 0 0 0 0 0 0 0实测值D 7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 00 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 1 10 0 0 0 0 1 1 10 0 0 0 1 1 1 10 0 0 1 1 1 1 10 0 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1理论值8.5D 7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 0D 7Q 7D 78位输入锁存器DAC 寄存器Q 78位DACLE 1LE 1＆ILE＆＆(a )CS W R 1W R 2X FER U REF OUT2OUT1R fbAGNDCC DGND1234567891011121314151617181920DAC 0832(b )CSW R 1AGNDD 3D 2D 1D 0U REF R fb DGNDI OUT2V CC ILE W R 2X FER D 4D 5D 6D 7I OUT11415167456AGNDCS ∞WR 2WR 1110DAC 08322+D 7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 018+5V 逻辑开关1154321789312-15V+15V 201917输入数字量表 8-2 D/A 转换器输出电压u o ºΔººDGNDU CC U REF µA741ILE RP1 10k ΩXFER R fI O1I O1+R f 1k Ω输出模拟电压（v ）0 0 0 0 0 0 0 0实测值D 7D 6D 5D 4D 3D 2D 1D 00 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 1 10 0 0 0 0 1 1 10 0 0 0 1 1 1 10 0 0 1 1 1 1 10 0 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1理论值讨论：D/A 转换的最终目的是什么？授课题目：6.2 A/D 转换器教学目标：1、掌握ADC 工作的一般步骤。
2、理解逐次逼近C 的原理。
3、熟悉ADC 的主要参数。
4、熟悉A/D 转换器集成芯片ADC0809的性能，学习其使用方法。
教学内容（包括重点、难点）：教学重点：1、A DC 工作的一般步骤； 2、ADC0809的性能及使用方法。
教学难点：1、逐次逼近的原理。
2、实际综合应用。
教学过程设计 ● 复习并导入新课 问题：1、D/A 转换公式？2、位数与分辨率的关系？ ● 讲授新课 6.2 A/D 转换器 一、工作原理 1、采样与保持模拟电子开关S 在采样脉冲CP S 的控制下重复接通、断开的过程。
S 接通时，u i (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，采样的模拟电压经数字化编码电路转换成一组n 位的二进制数输出t 0时刻S 闭合，C H 被迅速充电，电路处于采样阶段。
由于两个放大器的增益都为1，因此这一阶段u o 跟随u i 变化，即u o ＝u i 。
t 1时刻采样阶段结束，S 断开，电路处于保持阶段。
若A 2的输入阻抗为无穷大，S 为理想开关，则C H 没有放电回路，两端保持充电时的最终电压值不变，从而保证电路输出端的电压u o 维持不变。
2、量化与编码采样保持得到的信号在时间上是离散的，幅值可以有无穷多个，仍属模拟量范畴。
任何一个数字量的大小只能是某个最小数量单位的整数倍，因此是不连续的。
量化的方法一般有两种：只舍不入法和有舍有入法（或称四舍五入法）。
编码：用二进制数码来表示各个量化电平的过程称为。
二、逐次逼近型ADC采样定理：max2i s f f 000000001000100011111110101101011011010001编码等级1234567801234567转换开始前先将所有寄存器清零。
开始转换以后，时钟脉冲首先将寄存器最高位置成1，使输出数字为100…0。
这个数码被D/A 转换器转换成相应的模拟电压uo ，送到比较器中与ui 进行比较。
若ui ＞uo ，说明数字过大了，故将最高位的1清除；若ui ＜uo ，说明数字还不够大，应将这一位保留。
然后，再按同样的方式将次高位置成1，并且经过比较以后确定这个1是否应该保留。
这样逐位比较下去，一直到最低位为止。
比较完毕后，寄存器中的状态就是所要求的数字量输出。
举例1： 一个四位逐次逼近型ADC 电路，输入满量程电压为 5 V , 现加入的模拟电压Ui=4.58 V 。
求：（1）ADC 输出的数字是多少？（2）误差是多少？解：（1）第一步：使寄存器的状态为1000，送入DAC, 由DAC 转换为输出模拟电压因为Uo ＜Ui, 所以寄存器最高位的1保留。
第二步：寄存器的状态为1100，由DAC 转换输出的电压Uo=因为Uo ＜Ui, 所以寄存器次高位的1也保留。
第三步：寄存器的状态为1110，由DAC 转换输出的电压Uo=因为Uo ＜Ui, 所以寄存器第三位的1也保留。
第四步：寄存器的状态为1111，由DAC 转换输出的电压Uo=因为Uo ＞Ui ，所以寄存器最低位的1去掉，只能为0。
所以，ADC 输出数字量为1110。
三、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 。
v U U m 5.22520===v U m 38.4)814121(=++VU m 69.4)161814121(=+++v U m 75.3)4121(=+2、转换速度：转换速度是指完成一次转换所需的时间。
转换时间是指从接到转换控制信号开始，到输出端得到稳定的数字输出信号所经过的这段时间。
3、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。
v U U m 5.22520===。
