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1、第十一章 数-模（D/A）和模-数（A/D）转换11.1 11.1 概述概述一、用途及要求一、用途及要求Sensor放大器A/DMicrocomputer控制 对象D/A温 度时间！精度！精度 ！速度！速度电加热炉热电偶三、分类三、分类11.2 D/A11.2 D/A转换器转换器D111101DAA(电压or电流)？11.2.1 11.2.1 权电阻网络权电阻网络DACDAC一、电路结构和工作原理一、电路结构和工作原理 优缺点：优缺点： 1 1、优点：简单、优点：简单 2 2、缺点：电阻值、缺点：电阻值 相差大，难于保相差大，难于保 证精度，且大电证精度，且大电 阻不宜于集成在阻不宜于集成在
2、ICIC内部内部11.2.2 11.2.2 倒倒T T型电阻网络型电阻网络DACDAC希望用较少类型的电阻，仍然 能得到一系列权电流RRRR11.2.6 11.2.6 具有双极性输出的具有双极性输出的DACDAC 当输入数字量有当输入数字量有 极性时，极性时， 希望输出的模拟电压也对应为希望输出的模拟电压也对应为 。一、原理一、原理 例：输入为三位二进制补码。最高位为符号位，正数为例：输入为三位二进制补码。最高位为符号位，正数为0 0， 负数为负数为1 1补码输入补码输入对应的对应的 十进制十进制要求的要求的 输出输出D2 D1 D0D2 D1 D00 01 11 1+3+3+3V+3V0 0
3、1 10 0+2+2+2V+2V0 00 01 1+1+1+1V+1V0 00 00 00 00V0V1 11 11 1-1-1-1V-1V1 11 10 0-2-2-2V-2V1 10 01 1-3-3-3V-3V1 10 00 0-4-4-4V-4V原码输入原码输入对应的对应的 输出输出偏移后偏移后 的输出的输出D2 D1 D0D2 D1 D01 11 11 1+7V+7V+3V+3V1 11 10 0+6V+6V+2V+2V1 10 01 1+5V+5V+1V+1V1 10 00 0+4V+4V0V0V0 01 11 1+3V+3V-1V-1V0 01 10 0+2V+2V-2V-2V0
4、 00 01 1+1V+1V-3V-3V0 00 00 00V0V-4V-4V补码输入补码输入对应的对应的 十进制十进制要求的要求的 输出输出D2 D1 D0D2 D1 D00 01 11 1+3+3+3V+3V0 01 10 0+2+2+2V+2V0 00 01 1+1+1+1V+1V0 00 00 00 00V0V1 11 11 1-1-1-1V-1V1 11 10 0-2-2-2V-2V1 10 01 1-3-3-3V-3V1 10 00 0-4-4-4V-4VD/A*将符号为反相后接至高位输入 *将输出偏移使输入为100时，输出为01二、电路实现二、电路实现*将符号为反相后接至高位输入
5、 *将输出偏移使输入为100时，输出为011.2.7 DAC11.2.7 DAC的转换精度与速度的转换精度与速度一、转换精度一、转换精度1. 1.分辨率（理论精度）分辨率（理论精度） 用输入数字量的二进制数码位数给出用输入数字量的二进制数码位数给出 n n位位DAC,DAC,应能输出应能输出0 20 2n-1n-1个不同的等级电压，区分出输个不同的等级电压，区分出输 入的入的000000到到111111， 2 2n-1n-1个不同状态个不同状态2. 2. 转换误差（实际精度）转换误差（实际精度） 用最低有效位的倍数来表示用最低有效位的倍数来表示 有时也用绝对误差与输出电压满刻度的百分数来表示有
6、时也用绝对误差与输出电压满刻度的百分数来表示二、误差分析二、误差分析D111101ADA(电压or电流)？11.3 A/D11.3 A/D转换器转换器 11.3.1 A/D11.3.1 A/D转换的基本原理转换的基本原理 输入连续变化电压，输出为不连输入连续变化电压，输出为不连 续的数字量续的数字量二、量化和编码二、量化和编码1. 1.量化：将取样电压表示为最小数量单位（量化：将取样电压表示为最小数量单位（）的整数倍）的整数倍 2.2. 编码：将量化的结果用代码表示出来（二进制，二编码：将量化的结果用代码表示出来（二进制，二- -十进制）十进制）3.3. 量化误差：当采样电压不能被量化误差：当
7、采样电压不能被整除时，将引入量化误差整除时，将引入量化误差11.3.2 11.3.2 采样保持电路（采样保持电路（S/HS/H电路电路 Sample-HoldSample-Hold）！加大输入电阻！减小输出电阻！Av=111.3.3 11.3.3 直接直接ADCADC并联比较型并联比较型 量化输入量化 编码1111101011000110100010002 2、特点、特点 * *快，快，CPCP触发信号到达到输触发信号到达到输 出稳定建立只需几十出稳定建立只需几十nsns* *精度，受参考电压、分压网精度，受参考电压、分压网 络等因素影响络等因素影响* *有存储器，不需要有存储器，不需要S/H
8、S/H电路电路* *电路规模，电路规模，n n位需要位需要2 2n n-1-1比比 较器，触发器。较器，触发器。二、反馈比较型二、反馈比较型ADCADC1. 1.计数型计数型 基本原理：取一个基本原理：取一个“ “D”D”加到加到DACDAC上，得到模拟输出电压，将上，得到模拟输出电压，将 该值与输入电压比较，如两者不等，则调整该值与输入电压比较，如两者不等，则调整D D的大小，的大小， 到相等为止，则到相等为止，则D D为所求值为所求值！简单！慢2 2、逐次渐近型、逐次渐近型！电路不太复杂！较快1 0 0 0 03位：5个CPN位: ( n+2)个CP11.3.4 11.3.4 间接间接AD
9、CADC 一、双积分型（一、双积分型（V-TV-T变换型）变换型） 先先V V转换成与之成正比的时间宽度信号，然后在这个时间内转换成与之成正比的时间宽度信号，然后在这个时间内 用固定频率脉冲计数用固定频率脉冲计数电路实现电路实现二、二、V-FV-F变换型变换型11.3.5 ADC11.3.5 ADC的转换速度与转换精度的转换速度与转换精度一、速度：取决于电路结构类型一、速度：取决于电路结构类型 并联比较型：并联比较型：1uS1uS 逐次逼近型：几逐次逼近型：几100uS/100uS/次次 双积分型：几十双积分型：几十mS/mS/次次二、转换精度：二、转换精度： 1 1、分辨率：以输出二进制或十进制的位数表示，说明、分辨率：以输出二进制或十进制的位数表示，说明A/DA/D 转换器对输入信号的分辨能力。转换器对输入信号的分辨能力。 2 2、转换误差：通常以输出误差最大值的形式给出，表示实、转换误差：通常以输出误差最大值的形式给出，表示实 际输出的数字量和理论上应有的输出数字量之间的差别际输出的数字量和理论上应有的输出数字量之间的差别 。
