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1、概述 D/A转换器 A/D转换器,第九章 数模、模数转换电路,9.1 概述,模数转换（A/D）模拟信号到数字信号的转换 A/D转换器或ADC（Analog to Digital Converter）实现A/D转换的电路。,数模转换（D/A）数字信号到模拟信号的转换 D/A转换器或DAC（Digital to Analog Converter） 能实现D/A转换的电路。,数字控制系统原理框图,温度压力流量速度,电流电压,9.2 数模（D/A）转换,一、 D/A转换器的结构,数码锁存器完成输入数字的锁存并为转换保留一定时间,电子开关完成基准电压VREF和地之间的倒换,电阻网络根据输入数字产生不同的
2、电流或电压,求和电路产生模拟输出电压,1. 权电阻网络D/A转换器 （1）电路结构,（2）工作原理,当输入数字D0=1时,当输入数字D1=1时,当输入数字Di=1时,设n=4，Rf = R/2，VREF=-5V，则:,【例】已知某8位D/A转换器的输入为11010001时，输出VO=2.09V，求输入为00111100时的输出电压值。,权电阻网络D/A转换器的特点： （1）电路结构比较简单； （2）电阻网络中各个电阻的阻值相差太大； （3）容易产生输出尖峰现象。,2. 倒T形电阻网络D/A转换器 （1）电路结构（AD7520、CB7520）,（2）工作原理,倒T形电阻网络D/A转换器的特点：
3、（1）电路结构比较简单； （2）电阻网络中的种类少（仅R和2R两种）。,二、 电子开关 1. CMOS电压开关,2. CMOS电流开关（CB7520）,三、 集成D/A转换器 DAC0832 8位数模转换器 1. DAC0832的内部结,1）8位输入寄存器第一级数据锁存器 2）8位DAC寄存器第二级数据锁存器 3）8位D/A转换器完成数模转换,2. 信号线,DI7DI08位数据输入 IOUT1模拟电流输出1，当DI7DI0为FFH时， IOUT1最大， 当DI7DI0为0时， IOUT1=0（最小）,IOUT2模拟电流输出2， IOUT2=常数- IOUT1 RFB反馈电阻引出端； VREF参
4、考电压输入，范围：+10V-10V； VCC芯片电压，范围：+5V+15V，最佳15V； AGND模拟地； DGND数字地；,3. 使用说明 （1）双缓冲器方式特点：转换速度快，但控制电路复杂。,（2）单缓冲器方式特点：转换速度慢，但控制电路简单（常用方式）。,4. DAC0832应用举例 DAC0832采用单缓冲器方式,四、 D/A转换器的主要技术指标 1. 转换精度（分辨率或位数n）,（一） 分辨率 用输入二进制数的有效位数表示 （位数越多，精度越高） 用DAC的最小输出电压与最大输 出电压之比给出,（二） 转换误差 误差来源 A、非线性误差 B、比例系数误差 C、零漂误差 表示方法 A、
5、用输出电压满刻度的百分比表示 B、用最低有效位的倍数表示,（一） 建立时间tS 大信号工作下，输出电压达到某一规定值所需要的时间。,2、转换速度,（二） 转换速率SR 大信号工作下，输出模拟电压的变化率。 DAC完成一次转换所需时间为 TTR（max）= ts + UO（max）/ SR,9-3 模数转换器（ADC）,9.3.1 A/D转换的一般步骤和取样定理,量化和编码,取样定理 fS2 fimax,A/D转换的一般步骤 采样保持量化编码,取样用周期性的取样脉冲fS，对输入模拟信号的幅度定时取出样值，将其变成一连串等距而不等幅的脉冲的过程。,保持把取样电压保持一段时间，保证完成A/D转换 。
6、,一、取样保持电路,1、取样保持,2、电路组成及工作原理,取样保持电路的基本形式,T管作为开关管使用，由uL来控制,uL=1，T导通，uI向Ch充电，充电过程结束后，uO=uC =uI,uL=0，T截止，uO=uC =uI可以保持一段时间不变。,取样时间,保持时间,波形表示,3、单片集成取样保持电路LF198,1. 量化把取样电平规范到某个最小单位电压的若干倍的过程。,量化方法 （1）只舍不取法 量化误差=,（2）有舍有取法 量化误差=/2,二、 量化、编码,2. 编码,编码把量化后的倍数用二进制数表示的过程,9.3.2 A/D转换器的类型,直接型A/D转换器,间接型A/D转换器,逐次逼近型A
7、/D转换器,并联比较型A/D转换器,双积分型ADC,（1）电路组成,一、直接型A/D转换器 1、逐次逼近型A/D转换器,（2）工作原理：,第一步送出Qn-1=1（最大砝码）将产生的D/A电压与输入电压VI比较。,第二步根据比较结果决定Qn-1的去留，并加入Qn-2与VI比较。,依此类推直至加入Q0。,最后一步根据比较结果决定Q0的去留，并输出转换结果。,完成转换时间： (n+1)TCP,（3）逐次渐近型ADC的特点,分辨率较高 转换误差较低 转换速度较快 应用较为广泛,2、并联比较型A/D转换器,1、电路组成,积分器,时钟输入控制门,二、 间接型A/D转换器 电压频率变换（VF变换）；电压时间
8、变换（VT变换）,过零比较器,（VT变换）,（2） 工作原理,（3） 工作波形,（4） 波形分析,0t1阶段积分器对VI积分：,t1t2阶段积分器对-VREF积分：,（5）双积分型ADC的特点,性能稳定，转换精度高 电路简单，抗干扰能力强 工作速度低低速ADC; 最小转换时间=2nTCP 最大转换时间=2n+1TCP 适用于要求精度高，速度要求不高的场合,三、 A/D转换器的主要技术指标 转换精度,【例】已知8位A/D转换器的基准电压VREF=5.12V，求当输入为VI=3.8V时的数字量输出。 解：,2. 转换速度 （1）高速ADC并联比较型ADC （2）中速ADC逐次逼近型 （3）低速AD
9、C双积分型,四、集成模数转换器ADC0809 1. ADC0809的内部结构,2. ADC0809的工作过程 （1）根据所选通道编号，输入ADDA，ADDB，ADDC的值，并使ALE=1（正脉冲），锁存通道地址； （2）使START=1（正脉冲）启动A/D转换； （3）检测EOC信号是否为“1”，是则表示转换结束； （4）在EOC=1时，使OE=1将A/D转换后的数据取出。,第八章小结,转换精度和转换速度的概念 以及表示方法,倒梯形电阻网络DAC 工作原理 输入与输出的定量关系,模数转换的一般过程及采样定理,逐次渐近型、双积分型DAC 工作原理 输入与输出的定量关系,附：集成运放工作在 线性区的特点,虚断 i+= i-=0 虚短 U+= U- 输出 UO= -IR.R,附：运放积分器的工作原理,
