ch8_数模与模数转换

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1、第8章数/模与模/数转换数/模与模/数转换概念8.1数/模（D/A）转换器8.1.1D/A转换器的基本原理8.1.2D/A转换器的主要技术指标8.1.3D/A转换器芯片DAC08328.2模/数（A/D）转换器思考题、作业题D/A与A/D转换：微型计算机处理的是数字量，而实际上外界事物大多是模拟量，如：温度、压力、浓度等等，这些都是非电的物理量，它们必须经过传感器转换为模拟的电信号，然后经过A/D转换器将模拟的电信号转换成数字信号，才能为微机所处理，这一转换过程称为A/D转换；计算机处理的数字量也必须经过D/

2、A转换器将数字信号转换成模拟的电信号，才能为外界所接收。D/A转换器：将数字信号转换成模拟的电信号。A/D转换器：将模拟的电信号转换成数字信号。传感器：一般是指能够进行非电量和电量之间转换的敏感元件。数/模与模/数转换概念返回8.1模拟量I/O通道的组成模拟接口电路的任务模拟电路的任务0010110110101100工业生产过程传感器放大滤波多路转换&采样保持A/D转换放大驱动D/A转换输出接口微型计算机执行机构输入接口物理量变换信号处理信号变换I/O接口输入通道输出通道8.1.1数／模(D/A)转换器的基本

3、原理1．权电阻网络D/A转换器的基本工作原理8.1数/模转换器下页D/A转换器框图运算放大器……模拟电压输出n位数字量输入电阻网络多路模拟开关权电阻网络D/A转换器原理图OP…VOK1RfR1VrefK2R2K3R3KnRn假定使Rf=R，各支路上的输入电阻R1，R2……Rn分别等于21R，22R……2nR，则可得出输出电压Vo和输入数值D的关系式为式:8.1数/模转换器下页任意一支在开关闭合时,在输出端上引起的输出电压VO与输入电压Vref之间有如下关系：式中Rf为运算放大器的反馈电阻，Ri为输入电阻。因此

4、，第i支路引起的输出电压为输入端有n个支路，按叠加定理，输出电压为各个分输出电压之和：8.1数/模转换器下页二进制数D等于0时,Vo输出为0;D=10000000B时,D7=1，其余为0，仅K7闭合，Vo输出为－Vref/2，D=11111111B时，全部开关闭合，Vo输出为－(255/256)×Vref。输出幅度为(255/256)Vref。D/A转换器的转换精度与基准电压Vref和权电阻的精度以及数字量的位数n有关。显然，位数越多，转换精度就越高，但同时所需的权电阻的种类就越多。在集成电路和制造高阻值的精

5、密电阻比较困难.8.1数/模转换器返回由叠加定理：Io=∑Ion=(8*D3+4*D2+2*D1+1*D0)*Vref/(16R)四位D/A：Io=D*Vref/(16R)Vref2RRRR2R2R2R2RioVoD3:onIo3=Vref/(2R)=8Vref/(16R)D2:on分压比：R/(R+R)=1/2Io2=Vref/(2R)*（1/2）=4Vref/(16R)Io0=1Vref/(16R)Io1=2Vref/(16R)数据位高，输出大D3D2D1D02T形网络D/A原理它只由两种阻值R和2R组成

6、，用集成工艺生产较为容易，精度也容易保证，因此得到比较广泛的应用。R-2R梯形电阻网络8.1数/模转换器下页8.1.2D/A转换器的主要技术指标（1）分辨率（Resolution）单位数字量所对应模拟量增量。（2）精度（Accuracy）分绝对精度（AbsoluteAccuracy）和相对精度（RelativeAccuracy）绝对精度（绝对误差）指的是在数字输入端加有给定的代码时，在输出端实际测得的模拟输出值（电压或电流）与应有的理想输出值之差。它是由D/A的增益误差、零点误差、线性误差和噪声等综合引起的。

7、相对精度指的是满量程值校准以后，任一数字输入的模拟输出与它的理论值之差。（3）线性误差由于种种原因，D/A的实际转换特性（各数字输入值所对应的各模拟输出值之间的连线）与理想的转换特性（始终点连线）之间是有偏差的，这个偏差就是D/A的线性误差。8.1数/模转换器返回（4）转换时间转换时间是指当输人数字量满刻度变化(如全0到全1)时，从数字量输入到输出模拟量达到与终值相差±1/2LSB(最低有效位)相当的模拟量值所需的时间，它表示D/A转换器的转换速率。（5）动态范围动态范围是指最大和最小输出值范围。一般决定于参

8、考电压Vref的高低。参考电压高，动态范围就大。整个D/A转换电路的动态范围除与Vref有关外，还与输出电路的运算放大器的级数及连接方法有关。适当地选择输出电路，可在一定程度上增加转换电路的动态范围。D/A转换器的主要技术指标分辨率（Resolution）输入的二进制数每±1个最低有效位(LSB)使输出变化的程度。一般用输入数字量的位数来表示:如8位、10位例：一个满量程为5V的10位DAC，±1L