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1、第 8 章模拟量与数字量转换概概 述述 能能将将模模拟拟量量转转换换为为数数字字量量的的电电路路称称为为模模数数转转换换器器，简简称称A/DA/D转转换换器器或或ADCADC；能能将将数数字字量量转转换换为为模模拟拟量量的的电电路路称称为为数数模模转转换换器器，简简称称D/AD/A转转换换器器或或DACDAC。ADCADC和和DACDAC是是沟沟通通模模拟拟电电路路和和数数字字电电路路的的桥桥梁梁，也可称之为两者之间的接口。也可称之为两者之间的接口。一、一、 D/A转换器的基本原理转换器的基本原理将输入的每一位二进制代码按其权的大小转将输入的每一位二进制代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后
2、将代表各位的模拟换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，所得的总模拟量就与数字量成正比，量相加，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。这样便实现了从数字量到模拟量的转换。基基本本原原理理第第1节节 D/A转换器转换器转转转转换换换换特特特特性性性性 D/AD/A转转换换器器的的转转换换特特性性，是是指指其其输输出出模模拟拟量量和和输输入入数数字字量量之之间间的的转转换换关关系系。图图示示是是输输入入为为3 3位位二二进进制制数数时时的的D/AD/A转转换换器器的的转转换换特特性性。理理想想的的D/AD/A转转换换器器的的转转换换特特性性，应应是是输输出出模模
3、拟拟量量与与输输入入数数字字量量成成正正比比。即即：输输出出模模拟拟电电压压 u uo o= =K Ku uD D或或输输出出模模拟拟电电流流i io o= =K Ki iDD。其其中中K Ku u或或K Ki i为为电电压压或或电电流流转转换换比比例例系系数数，D D为为输输入入二二进进制制数数所所代代表表的的十十进进制制数数。如如果果输输入入为为n n位位二二进进制制数数d dn n-1-1d dn n-2-2d d1 1d d0 0，则输出模拟电压为：，则输出模拟电压为：（1）分辨率）分辨率指分辨最小电压的能力。有时也用输入指分辨最小电压的能力。有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。
4、数字量的有效位数来表示分辨率。（2）输出电压）输出电压( 电流电流 )的建立时间的建立时间输入数字量为全输入数字量为全0到全到全1，输出电压达到稳定值所需要的时间。超高，输出电压达到稳定值所需要的时间。超高速（速（ uR ，比较器输出为，比较器输出为1，反之输出为，反之输出为0。分分压压电电阻阻链链：由由个个电电阻阻组组成成，将将基基准准电电压压进进行行分压，获得个比较器的比较电压分压，获得个比较器的比较电压uR。线线线线优优先先编编码码器器：输输入入、输输出出均均为为高高电电平平有效（具有优先级）。有效（具有优先级）。比较器输入比较器输入7Us / 8 ui Us6Us / 8 ui 7Us
5、 / 8 5Us / 8 ui 6Us / 8 4Us / 8 ui 5Us / 8 3Us / 8 ui 4Us / 8 2Us / 8 ui 3Us / 8 1Us / 8 ui 2Us / 8 0 ui 1Us / 8 A B C D E F G D2D0D1编码器输出编码器输出输入电压输入电压ui1 1 1 1 1 1 11111 1 1 1 1 1 0000111110 0 0 0 0 0 00000000 0 0 0 0 0000 0 00000 0 000 01111111111111111111000逻辑状态关系表逻辑状态关系表2、逐次逼近式、逐次逼近式ADC 工作原理可用天平
6、秤重过程作比喻来说明。工作原理可用天平秤重过程作比喻来说明。若有四个砝码共重若有四个砝码共重15克，每个重量分别为克，每个重量分别为8、4、2、1克。设待秤重量克。设待秤重量Wx = 13.4克，可以用下表克，可以用下表步骤来秤量：步骤来秤量：砝码重砝码重第一次第一次第二次第二次第三次第三次第四次第四次加加4克克加加2克克加加1克克8 克克砝码总重砝码总重 待测重量待测重量Wx ，故保留，故保留砝码总重仍砝码总重仍 待测重量待测重量Wx ，故撤除，故撤除砝码总重砝码总重 待测重量待测重量Wx ，故保留，故保留暂时结果暂时结果8 克克12 克克12 克克13 克克 结结 论论数模转换器数模转换器
7、逐次逼近寄存器逐次逼近寄存器控制电路控制电路顺序脉冲发生器顺序脉冲发生器数字量输出数字量输出时钟脉冲时钟脉冲电压比电压比较较 器器Muoui原理原理框图框图QARASAQBRBSBQCRCSC&3位数模转换器位数模转换器 &Q1Q2Q3Q4Q5B2(22)B1(21)B0(20)CPuiuo顺顺 序序 脉脉 冲冲 发发 生生 器器0000000000000000CP10000010000100001CP0100010000100000CP120100000100010001CP10110000100010000CP1230110000001001001CP1241111000010000101
8、CP1230110000000000100CP123450110000000000011110CP12340000000000000000CP12345 51111000001001000CP123四、四、 集成集成ADC集成集成ADC：逐次比较型、双积分型等；：逐次比较型、双积分型等； 8位、位、12位、位、20位等位等集成集成ADC0809： 8位、前置位、前置8选选1模拟开关、模拟开关、 后置三态输出数据锁存器，后置三态输出数据锁存器，另有相应的控制端，便于程序控制，易于直接微机。另有相应的控制端，便于程序控制，易于直接微机。思考题思考题1、DAC和和ADC有什么用途有什么用途?2、 R-2R T形电阻网络有什么特点？形电阻网络有什么特点？ 为什么通常采用为什么通常采用R-2R T 形电阻网络形电阻网络DAC而不用权电阻而不用权电阻DAC?3、什么是、什么是DAC、 ADC的分辨率和转换精度？的分辨率和转换精度？4、比较并联比较型、比较并联比较型ADC和逐次比较型和逐次比较型DAC的优缺点的优缺点?习题：习题：P398 8.4.1 ，8.4.6 Thats all!Thats all! ThanksforyourThanksforyourcooperation!cooperation!
