_数模和模数转换

第7章 数/模与模/数转换
第7章 数/模与模/数转换
7.1 概述 7.2 数/模转换 7.3 模/数转换 7.4 本章小结 7.5 例题精选 7.6 自我检测题
第7章 数/模与模/数转换
7.1 概 述
随着以数字计算机为代表的各种数字系统的广泛普及和 应用，模拟信号和数字信号的转换已成为电子技术中不可或 缺的重要组成部分。数/模转换指的是把数字信号转换成相 应的模拟信号，简称D/A转换，同时将实现该转换的电路称 为D/A转换器，简称DAC；模/数转换指的是把模拟信号转 换为数字信号，简称A/D转换，并将实现该转换的电路称为 A/D转换器，简称ADC。
当Rf=R时
uo＝
uR 2n
n-1
di zi
i＝ 0
由上式可以看出，此电路完成了从数字量到模拟量的转 换，并且输出模拟电压正比于数字量的输入。
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2. 集成DAC电路AD7524 AD7524(CB7520)是采用倒T型电阻网络的8位并行D／A 转换器，功耗为20 mW，供电电压UDD为5～15 V。 AD7524典型实用电路如图7.2.5所示。
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7.3.4 常见的ADC电路
1. 逐次逼近型ADC 逐次逼近型ADC是按串行方式工作的，即转换器输出 的各位数码是逐位形成的。图7.3.6为原理框图，该电路由电 压比较器、逻辑控制器、D/A转换器、逐次逼近寄存器等组 成。
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图 7.3.6 பைடு நூலகம்次逼近型ADC原理图
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(2) 四舍五入法：取最小量化单位Δ＝2Um/(2n－1－1)， 量化时将0～Δ/2之间的模拟电压归并到0·Δ，把Δ/2～3·Δ/2之 间的模拟电压归并到1·Δ，依此类推，最大量化误差为Δ/2。 例如，需要把0～+1 V之间的模拟电压信号转换为3位二进制 代码，这时可取Δ＝(2/15)V，那么0～(1/15)V之间的电压就 归并到0·Δ，用二进制数000表示；数值在(1/15)～(3/15)V之 间的电压归并到1·Δ，用二进制数001表示，并依此类推，如 图7.3.5(b)

000 110
输入 信号 1V
二进制 代表的模拟 代码 电压
111
7=14/15（V） 6=12/15（V） 5=10/15（V） 4= 8/15（V） 3= 6/15（V） 2= 4/15（V） 1= 2/15（V） 0 = 0 (V）
11/15V 5=5/8（V） 9/15V
100 101
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第9章 数模和模数转换
9-1 概述
一、定义 能将模拟量转换为数字量的电路称为模数转换器，简称A/D 转换器或ADC； 能将数字量转换为模拟量的电路称为数模转换器，简称D/A 转换器或DAC。 ADC和DAC是沟通模拟电路和数字电路的桥梁，也可称之 为两者之间的接口。
二、性能指标 转换精度和转换速度是衡量ADC和DAC转换性能的主要指标。
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第9章 数模和模数转换 转换开始前先将所 有寄存器清零。 转换开始后，控制逻 辑将寄存器的最高位 置为1，这个数码被 D/A转换器转换成相应 的模拟电压vo ，送到 比较器中与ｖi进行比 较。若ｖi ＞ｖo ， 说明数字过大了，故 将最高位的1清除；若 ｖi ＜ｖo，说明数字 还不够大，应将这一 位保留。
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数字电子技术
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第9章 数模和模数转换
四、DAC的主要性能指标（转换精度和转换速度）
⒈ 转换精度
（1）分辨率 ①用输入二进制数的有效位数表示。在分辨率为n位的D/A 转换器中，输出电压能区分2n个不同的输入二进制代码状态， 能给出2n个不同等级的输出模拟电压。 ②用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压的比值来表 1 1 示。10位D/A转换器的分辨率为： 0 001 10 2 1 1023 （2）转换误差：是指输出模拟电压的实际值与理想值之差。 有各种因素引起：VREF波动——比例系数误差； 运放零点漂移——漂移误差； 模拟开关、电阻、三极管等不对称——非线形误差等。

d0
d1
输入
…
dn－1
uo 或 io D / A 输出
uo Ku (dn1 2n1 dn2 2n2 d1 21 d0 20 )
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电子技术（电工学Ⅱ） 第12章 数/模与模/数转换
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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
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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。
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普通高等教育“十二五”规划教材
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§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
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§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
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计算： （2）输出模拟量 计算： ）输出模拟量Uo计算 * 计算电阻网络开路电压 E 以D＝0001，即d0=1为例。 计算电阻网络开路电压U 为例。 ＝ ， 为例
0R
2R 2R 2R UREF
1R
2R
2 R
2R
3U
A
应用戴维 南定理
R
UAUREF/240’ ’1’ ’
2’ ’
3’ ’
即有源二端网络可以等效为电压源，电动势为 即有源二端网络可以等效为电压源， d0 UREF/24 ，等效内阻为 。 等效内阻为R。 同理，可得 对应的电压为： 同理，可得d1 、 d2和d3对应的电压为： d1UREF/23 、 d2UREF/22和d3UREF/21 。
例如：常用的8位DAC的分辨率约为：0.004 的分辨率约为： 例如：常用的 位 的分辨率约为 * 转换误差： 转换误差： 用最低有效位“ 对应的最小输出电压来表示 对应的最小输出电压来表示， 用最低有效位“1”对应的最小输出电压来表示， （有时也取最小输出电压的一半）。 有时也取最小输出电压的一半）。 转换误差公式： 转换误差公式： 输入数字代码的位数n越 输入数字代码的位数 越 转换误差就越小。 多，转换误差就越小。 ULSB = -UREF/2n
（1）绝对精度 ） 指对应于某个数字量的理论模拟 输入值与实际模拟输入值之差。 输入值与实际模拟输入值之差。 n位的 位的ADC能区分出输入模拟电 能区分出输入模拟电 位的 压信号的2n个不同等级 个不同等级。 压信号的 个不同等级。 （2）转换时间和转换率 ） 完成一次转换的时间 为转换时间， 为转换时间 ， 其倒数就 是转换率。 是转换率。
数转换的原理框图： 模/数转换的原理框图： 数转换的原理框图 Ai