数模转换和模数转换原理

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1、第8章数模和模数转换8.1概述8.2数模转换器8.3模数转换器传感器(温度、压力、流量等模拟量）A/D计算机（数字量）显示器D/A执行部件（模拟量控制）打印机8.1概述能够将模拟量转换为数字量的器件称为模数转换器，简称A/D转换器或ADC。能够将数字量转换为模拟量的器件称为数模转换器，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.ADC和DAC的应用：D/A转换器实质上是一个译码器（解码器）。一般常用的线性D/A转换器，其输出模拟电压uO和输入数字量Dn之间成正比关系。UREF为参考电压

2、。一、D/A转换器的基本工作原理8.2数模转换器D/A转换器是将输入的二进制数字量转换成模拟量，以电压或电流的形式输出。uO＝DnUREF将输入的每一位二进制代码按其权值大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，则所得的总模拟量就与数字量成正比，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。8.2数模转换器即：D/A转换器的输出电压uO，等于代码为1的各位所对应的各分模拟电压之和。D/A转换器一般由数码缓冲寄存器、模拟电子开关、参考电压、解码网络和求和电路等组成。8.2数模转换器数码缓冲寄存器n位数控模拟开关解码网络n位数字量输入模拟量

3、输出求和电路参考电压n位D/A转换器方框图数字量以串行或并行方式输入，并存储在数码缓冲寄存器中；寄存器输出的每位数码驱动对应数位上的电子开关，将在解码网络中获得的相应数位权值送入求和电路；求和电路将各位权值相加，便得到与数字量对应的模拟量。1.权电阻网络D/A转换器权电阻网络DAC原理图8.2数模转换器二、D/A转换器的主要电路形式权电阻双向模拟开关数字量输入模拟量输出权电阻的排列顺序和权值的排列顺序相反。运算放大器集成运算放大器，作为求和权电阻网络的缓冲，并将电流转换为电压输出。8.2数模转换器权电阻网络DAC的原理分析开关Si的位置受

4、数据锁存器输出的数码di控制：当di=1时，Si将对应的权电阻接到参考电压UREF上；当di=0时，Si将对应的权电阻接地。虚短8.2数模转换器虚断运算放大器总的输入电流为运算放大器输出电压为令RF=R/2，则即：输出的模拟电压uO正比于输入的数字量Dn，从而实现了从数字量到模拟量的转换。因而uO的变化范围是8.2数模转换器当Dn=Dn-1…D0=0时，uO=0；当Dn=Dn-1…D0=11…1时，。权电阻网络D/A转换器的特点①优点：结构简单，电阻元件数较少；②缺点：阻值相差较大，制造工艺复杂。8.2数模转换器2.倒T型电阻网络D/A

5、转换器数字量输入模拟量输出电阻解码网络中，电阻只有R和2R两种，并构成倒T型电阻网络。当di=1时，相应的开关Si接到求和点；当di=0时，相应的开关Si接地。但由于虚短，求和点和地相连，所以不论开关如何转向，电阻2R总是与地相连。这样，倒T型网络的各节点向上看和向右看的等效电阻都是2R，整个网络的等效输入电阻为R。求和点倒T型电阻网络D/A转换器原理图8.2数模转换器参考电压UREF供出的总电流为：分流：流入求和点的各支路电流为：8.2数模转换器流入求和点的电流为：虚断，运算放大器的输出电压为：倒T型电阻网络D/A转换器的特点：①优点：

6、电阻种类少，只有R和2R，提高了制造精度；而且支路电流流入求和点不存在时间差，提高了转换速度。②应用：它是目前集成D/A转换器中转换速度较高且使用较多的一种，如8位D/A转换器DAC0832，就是采用倒T型电阻网络。8.2数模转换器令RF=R，则即：输出的模拟电压uO正比于输入的数字量Dn，从而实现了从数字量到模拟量的转换。分辨率用于表征D/A转换器对输入微小量变化的敏感程度。分辨率分辨率越高，转换时对输入量的微小变化的反应越灵敏。而分辨率与输入数字量的位数有关，n越大，分辨率越高。8.2数模转换器1.分辨率三、D/A转换器的主要技术指标

7、①D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数－－可用输入数字量的位数n表示D/A转换器的分辨率；②可用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压之比来表示分辨率。05/75001010011100101110111vo/VD0008.2数模转换器2.转换精度D/A转换器的转换精度是指输出模拟电压的实际值与理想值之差，即最大静态转换误差。3.转换速度从输入的数字量发生突变开始，到输出电压进入与稳定值相差±0.5LSB范围内所需要的时间，称为建立时间tset。目前单片集成D/A转换器（不包括运算放大器）的建立时间最短达到0.1微秒以内。4.温度

8、系数在输入不变的情况下，输出模拟电压随温度变化产生的变化量。一般用满刻度输出条件下温度每升高1℃，输出电压变化的百分数作为温度系数。8.2数模转换器1.DAC0832结构框图四、8位集成DAC