六章数模DA及模数AD转换

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1、第六章第六章 数数/ /模模(D/A)(D/A)及模及模/ /数数(A/D)(A/D)转换转换l l6.1 6.1 6.1 6.1 概概概概 述述述述l l6.2 6.2 6.2 6.2 数数数数/ / / /模转换器模转换器模转换器模转换器l l6.3 6.3 6.3 6.3 模模模模/ / / /数转换器数转换器数转换器数转换器l l6.4 6.4 6.4 6.4 集成集成集成集成D/AD/AD/AD/A和和和和A/DA/DA/DA/D转换器转换器转换器转换器l l本章小节本章小节本章小节本章小节返回返回教矫兔验奖你渐语悉堰综狂胳撰沏萍抖盔轰才缆习鹿尝饰胀葛柔惩儿挎杠六章数模DA及模数AD

2、转换六章数模DA及模数AD转换6.1 6.1 概概 述述 l数字系统数字系统已广泛地应用于我们生活的各种领域，如现代的各种测量系统、工农业生产过程的控制、交通管理、商业部门的管理、原子反应堆的控制、导航、飞行稳定性的控制以及军事指挥系统等。l数字系统数字系统只能对输入的数字信号进行处理，其输出亦为数字量。而我们在实际中碰到的各种变量如压力、温度、速度、流量，天线转轴的转角、仰角等等，大都是连续变化的模拟量。要实现数字系统对各种自然物理量的检测、运算和控制，在工程上可以通过传感器、换能器将这些连续变化的物理量变成与之相应的电压、电流或频率等电模拟量，再通过模拟量与数字量之间的相互转换，即把模拟量

3、转换为数字量，以适应数字系统的工作，数字系统输出的数字量亦需要转换为模拟量才便于运用。返回主菜单返回主菜单却弄竖屁咨很业岿帖篓烯晨肉央片总动殴烃俱责苗屈旭车谷画已炊命搓篷六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换l我们把模拟量转换为数字量的过程称为模拟数字转换，把完成这种转换的装置称为模拟数字转换器(Analog to Digital Converter)，简称为模数转换器或ADC。l把数字量转换为模拟量的过程称为数字模拟转换，把完成这种转换的装置称为数字模拟转换器(Digital to Analog Converter)，简称为数模转换器或DAC。仑娩谁广孺而橇洼誉炭幼浚迹断哪拳架

4、弧锚幅仔杏主澡灭倡渤罪匪垒租阜六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换lADC及DAC在控制系统中的作用如图图图图6.16.16.16.1所示图图6.1 6.1 数字控制系统数字控制系统l图中，模拟传感器的输入为各种自然物理变量，输出为模拟电压或电流。这些模拟电压或电流作为ADC的输入，ADC的输出为二进制数字量，经数字系统传输和处理后，输出仍为数字量，再经DAC变换为模拟量送列模拟控制器实现对各种物理变量的控制。 臭腊压诣逼节伐书拴耪熏间郴崇袜煌帽宵佬凤郎救划弓押矢凸甥漆吃藩懊六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换6.2 6.2 数数/ /模转换器模转换器l l6.

5、2.1 6.2.1 数数数数/ / / /模转换的基本原理模转换的基本原理模转换的基本原理模转换的基本原理l l6.2.2 6.2.2 常用的数常用的数常用的数常用的数/ / / /模转换模转换模转换模转换返回主菜单返回主菜单烂筒核狼琶特拢罐诫颇下额泰浩椒夺岳吵狗贞阴炸蒜昭左嚼爽膝个掳浮辰六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换 6.2.1 6.2.1 数数/ /模转换的基本原理模转换的基本原理l l图图图图6.26.26.26.2所示为DAC原理框图，D表示送入DAC的数字信息，参考量(基准量)用R表示，输出的模拟信息(电压或电流)，用A表示。其传递函数为: A=RD图图 6.2

6、 DAC 6.2 DAC原理框图原理框图l输入的数字信息可以用任何一种编码形式来代表正的、负的、或者有正有负的量。 返回返回守缅崔黑屑螺蜘捌侈翁夕暇志相刑腾汛棉梧暂卉捻犹盛聋吃颜乌媳戊易辛六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换l l图图图图6.36.36.36.3所示是输入为三位二进制码的DAC的转换特性。图图6.3 6.3 三位二进制码的三位二进制码的DACDAC转换特性转换特性狄缓穴域北较搽延烤客窑呵撰驻晓驰屯啤斯艰视搓享榔评拢垣莲惑绘筹长六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换l输入数字信息的最高位(MSB)前面有一符号位，符号位为l表示负值，为0表示正值。l三

7、位数字信号对应的模拟量输出有23-1=7个不同的阶梯等级，n位则有(2n-1)个阶梯等级。l数字信息位数确定以后，每个阶梯等级所具有的实际模拟量数值由参考量R确定。l还可以看出，当满量程确定之后，输入数字信息的位数愈多，输出模拟量的阶梯间隔愈小，我们就说转换器的分辨力愈高。l通常数字信号不超过十六位，则最高分辨力不超过输出满度值的(216-1)分之一。如有一个DAC，其满度输出为10伏，当输入二进制数字为十六位时，对应于最低位(LSB)的电压为10V/216-1=152微伏，通常即称其分辨力为152微伏。烁淋繁哟废骇俯痘迅丸抨嚎株储筒颈糠宝滑戳玖肃好朝歼倍昂货撰是斌隆六章数模DA及模数AD转换

8、六章数模DA及模数AD转换lDAC的精度主要与变换器中所用元件精度及稳定性、电路中的噪声及漏电等因素有关。精度是关于实际输出量与理论输出量接近到什么程度的一个量度。例如，在某公特定输入下的理论输出电压值应当是10伏，对于精度为1的转换器来说，其实际输出电压可能是9.9与10.1伏之间的某个值。 l转换器的分辨力和精度应协调一致。也就是说，对于一个高分辨力的转换器必须有较高的精度；同样，对于高精度的转换器，其分辨力也应做得较高。 返回返回炽呜葛耀鬃锌蕴缺特盟纽誊碧天渍曙篓栓岔蜂昧苯极疙韩毕聚盲艾畦触登六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换6.2.2 6.2.2 常用的数常用的数/

9、/模转换模转换 一、权电阻一、权电阻一、权电阻一、权电阻D D D DA A A A转换器转换器转换器转换器l l图图图图6.46.46.46.4的电路是最简单的数模转换器电路，它用了一个具有加权电阻网络的加法器，n个双向模拟开关Sn-1S0受输入数字信号(Dn-1、Dn-2、D1、D0)的控制，由于各电阻按2的倍数逐次加权，因而产生二进制加权的电流，运算放大器把各个电流相加，并转变为电压。该电路的特点是：当电阻的比值不理想时，会产生误差，需要宽范围的电阻值，不适用于集成电路制造技术。 返回返回拯翌斡歹篱殖捌进忽膨票蔑沁躇喝鞘杠纠鼓变碍匙始百羡么煤验盲躬卤绳六章数模DA及模数AD转换六章数模D

10、A及模数AD转换图图6.4 6.4 权电阻权电阻D DA A转换器转换器返回返回返回返回1 1 1 1返回返回返回返回2 2 2 2返回返回返回返回3 3 3 3福谁栅廓央聂璃担垫狼皂瓣扭拙侮球雄亦绊弃亩悯撒犬问疤青科磅酋波涧六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换l根据图图图图6.46.46.46.4我们不难得出：l此时对应的输出电压为：(6-2-1)l若取 ，则有：(6-2-2)l上式表明输出模拟电压与输入数字量成正比，即实现了数字到模拟的转换。 瘩储衡颈遭等熙柳丙酝埃投棚冷儡士馈蝗钡迎晕饯吹粪汞牡对京大们晦魏六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换l l例例例例

11、6.16.16.16.1 在图图图图6.46.46.46.4所示电路中，若VREF=-10V，RF=R/2，试求输入八位二进制数D=10000000时的输出模拟电压值。 解：因为D=10000000，所以只有D7位为1，其余各位均为0，又RF=R/2，则有：= 5（V）表拌牵宇畴埔算淳慑鹿邓厄沙话吞迅台准甘驳亨的诸狼伟现废地十雌玩驰六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换二、二、二、二、R R R R- - - -2R2R2R2R梯形网络的梯形网络的梯形网络的梯形网络的D/AD/AD/AD/A转换器转换器转换器转换器lR-2R梯形网络如图图图图6.56.56.56.5所示。这种网络

12、仅需二种规格电阻(R、2R)，避免了宽范围的电阻问题，特别适用于用集成电路来实现，一般R是在几k至10k之间。从最高位到最低位，每一位在输出中占的比例是逐位减半，它的优点是电阻比率简单。 扦正膜挨岳司被琶院酱煤贤辟聘蔼适仪趁免筹涨层肩谓母企队两固瞩苗鳖六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换图图 6.5 R-2R 6.5 R-2R梯形网络的梯形网络的D/AD/A转换器转换器 返回返回1 1 返回返回2 2杠岔诽袄短俞极盾溜评潍划竿湿高陨尤她央志拎画香馋望碌宁华绝卿婿迪六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换l同样，根据图图图图6.56.56.56.5可得:(6-2-3)

13、l若取 ，则有：(6-2-4)l例 6.2 设有一个四位梯形网络的D/A转换器，其中VREF=-10V，RF=3R，D=0101，试求此时的模拟输出电压。解：据 可得：= 3.125(V)挚匈天闯矢八奸宇萧恐撕捕涨骚洁醚切凛绊他沧赠绵乎够瑞窖蔗鹤式钉尹六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换l大多数新的集成电路设计用的是倒置R-2R梯形网络，如图图图图6.66.66.66.6所示。这种倒置R-2R网络在性能和制造上有几个特点：(1)(1)电阻梯形网络本身总是运行在相同偏压下，电阻梯形网络本身总是运行在相同偏压下，而开关只是将电流转向地或通过放大器的虚地而开关只是将电流转向地或通过放

14、大器的虚地转向输出转向输出( (不产生寄生性电容充放电不产生寄生性电容充放电) )，这样就，这样就实现了高速。实现了高速。(2)(2)开关上只有一个很小的恒定电压降，简化了开关上只有一个很小的恒定电压降，简化了电路设计，工作稳定，不会发热。电路设计，工作稳定，不会发热。(3)(3)只要两种数值的电阻，便于集成。只要两种数值的电阻，便于集成。铺硝敛陷臃元挟拘梨靖丰贼醋肾范难澎蔷员谜额交炒坏譬姬朋简契橡启罗六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换图图 6.6 6.6 倒置倒置R-2RR-2R网络网络D/AD/A转换器转换器返回返回1 1 返回返回2 2团啤匹嵌喉趁聚削磺姜允总娩微寇盎酷

15、陪驶室末绣续镍绸飘屏徒荔酿恢眼六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换l根据图图图图6.66.66.66.6我们可求得其输出电压为:(6-2-5)当RF=R时有:(6-2-6)倒置R-2R梯形网络能扩展到16位D/A转换器，但它需要非常严格的电阻匹配和统调以保证单调性。返回返回1 1 返回返回2 2挝翼礁悬飞莫精凸垫啸草鼎歧渴杜息贴贰兴啤幂肾帮桨哑渡疙垣柬关衣许六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换6.3 6.3 模模/ /数转换器数转换器l l6.3.1 6.3.1 模模模模/ / / /数转换的基本原理数转换的基本原理数转换的基本原理数转换的基本原理l l6.3.

16、2 6.3.2 常用的模常用的模常用的模常用的模/ / / /数转换数转换数转换数转换返回主菜单返回主菜单须总畅湖雾琼雀抑割杂豺停崭婚享锅撼浴诊摇侵挎硒石谤商山批阐惋舷根六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换6.3.1 6.3.1 模模/ /数转换的基本原理数转换的基本原理l l图图图图6.76.76.76.7所示为ADC原理框图，ADC与DAC的过程相反，ADC输入量为模拟信号A及参考量R，输出量为数字信号D三者之间的关系可用其传递函数式为：l式中恒等号与括号的意义是： 在ADC所允许的信号范围内， D最接近A/R之值。图图 6.7 ADC 6.7 ADC原理框图原理框图返回返

17、回沁粕津赡嘱障摸骸飘物烽机甥整常俯旧订靖挟脊面茎搂隋恨团戊沮夏者基六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换l模/数转换一般要经过取样、保持、量化和编码四个步骤。一、取样一、取样保持过程保持过程：l所谓取样，是对一个时间上和量值上连续变化的模拟量按一定的时间间隔抽取样值。因此所谓将模拟信号转换为数字信号，实际上只能将模拟信号的有限个取样值(即离散的模拟量)转换为数字信号。同时，为了保证转换的确定性，在转换过程中取样值应保持不变，这就是保持过程。甜单驯煽节坯辉琴民好卧军事惕律篙籽毖匀寡厨江茵念氨缨亏矾帽课买阴六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换二、量化和编码二、量化和编

18、码二、量化和编码二、量化和编码l量化过程是一种非线性过程，它是将幅度连续变化的输入信号变换成一组幅度不连续的输出信号，即数字量。因取样保持电路输出的信号本质上仍然是模拟信号，若用一单位量去测量它并取其整数，对于不足一个测量单位的剩余部分采取近似处理，然后将测得的数值用一个二进制代码表示，这就是从模拟到数字的转换过程。l一般把取整量的过程叫做量化，量化过程产生的误差称为量化误差；把用代码表示量化电压的过程称为编码。图图图图6.86.86.86.8所示为一个三位模数转换器的理想转换曲线，水平轴上标度为模拟电压，垂直轴上的标度是相应于这些输入电压的数字输出。 氮它勃揍蹬来迟操他台惮东脂潮骡煌俞虐爽炒

19、丝耻咬心拨通赌尧兆谤办菏六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换图图6.8 6.8 三位模三位模/ /数转换器的理想转换曲线数转换器的理想转换曲线返回返回厨计蝉照有宽币刽笺登值夹醒供疮敷厕砒吻集当高爪着江冉笋麦伸钦曙洛六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换l应注意，一个给定的数字输出对应于一个小范围的信号输入，而不是只对应一个点有效，这个范围就是代码的“宽度”。为了得到理想性能，每个代码的宽度(极值处除外)，应该为一个LSB宽，当宽度在3/2*LSB到1/2*LSB之间变化时，其性能一般是允许的。如果一个代码的宽度变窄到使其消失的程度，则此模数转换器将不会输出那个代码

20、，即形成“失码”，这是不容许的。返回返回家兔准钓傈弘败喷捻吸鹏反忿贱墟媒涛舅价溃颁鱼青隐吼瘪惩非接妨氨尺六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换6.3.2 6.3.2 常用的模常用的模/ /数转换数转换 一、逐次逼近比较型一、逐次逼近比较型一、逐次逼近比较型一、逐次逼近比较型A/DA/DA/DA/D转换器转换器转换器转换器l l图图图图6.96.96.96.9所示为逐次逼近比较型A/D转换器的逻辑图，被测电压根据指令首先与最大的一个基准码开始按2-1UR2-2UR2-nUR的规律逐次比较，比较时，若已知基准电压大于被测电压则该位置“0”；反之该位置“1”,直到逼近被测电压。返回返回

21、担塞卞甸需搅勿材磁总恍铂嗜啸擞止街砾见惕司唤臆戳浚咆陀哲窒价摘郴六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换图图 6.9 6.9 逐次逼近比较型逐次逼近比较型A/DA/D转换器逻辑图转换器逻辑图返回返回1 1 返回返回2 2惜俺莲伯史贮歌海妓蛇茁烹乳组施奄耿碾撒曰制韵泣脸够纪燎磺诺青倒米六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换l为了简化分析，下面我们以一个四位逐次逼近比较型AD转换为例，说明图图图图6.96.96.96.9电路完成一次AD转换的全部比较过程。 例 5.3 设被测电压Ux3.50V，基准电压满度值UREF=5V。 1 1AD转换开始，第一个时钟脉冲使SAR的最

22、高位(MSB)，即2-1位置于“1”，SAR输出一个基准码(1000)2，经DA转换输出基准电压UR=2-1UREF=2.500V，加到比较器与被测电压Ux进行比较，由于URUx，比较器输出低电平，SAR的2-2位将回到“0”(即去码)。SAR输出仍为(1000)2。3.3.第三个时钟脉冲来到时，SAR的2-3位被置于“1”，这时SAR输出为(1010)2，经DA转换输出电压UR=（2-1+0+2-3）UREF=3.125V，与Ux比较后，又出现URUx，比较器又输出高电平，SAR的2-3位将保留在“1”。4.4.第四个时钟脉冲把SAR的2-4位置于“1”，SAR输出为(1011)2，经DA转

23、换器得UR=（2-1+0+2-3+2-4）UREF3.438V，URUx，所以SAR的最低位(LSB)也保留在“1”。眶真魔栓如猴傅错氧图暖恭倔板辩捕呈望噪机渺凛柿蘸仓收抵椒沈巨丙彬六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换l经过以上4次比较之后，SAR的输出为(1011)2，这就是最终得到的3.438V模拟电压被转换成的数字量。把这个数字量送经译码器，最后以十进制数显示出被测结果。由于DA转换器输出的基准电压是量化的，因此显示的结果为3.438V，即偏低0.062V。l逐次逼近比较式DVM的准确度是由基准电压、D/A转换器及比较器的准确度和稳定度所决定。l转换时间是由时钟脉冲频率和

24、输出数码的位数决定；若钟频为100kHz(周期为10s)，输出数码为四位时，转换所需时间为40s。可见其测量速度是比较快的，每秒可达数千次。但对混入被测电压中的干扰抑制能力较差。水烽海邮窍普敷王藕隅每叫好谊城硅湿事忿求檄逮魄蓑沉厢武夷相聂东桨六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换二、双积分型二、双积分型二、双积分型二、双积分型A/DA/DA/DA/D转换器转换器转换器转换器l双积分型A/D转换器的逻辑图如图图图图6.106.106.106.10所示。AD转换器实现转换的全过程，是在控制电路控制下，按如图图图图6.116.116.116.11所示的三个阶段进行的。 弘莹概腆恕致嘎震

25、塔绥日做汉埔点锑销烷刨赦肾拌蜗妒娃钒蕾赔哮喧驯忘六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换图图 6.10 6.10 双积分型双积分型A/DA/D转换器逻辑图转换器逻辑图返回返回摔伍茂预请墟藤愧甄释诚逞承激擂匝沃折前霄授至乌钮侣碳甲纬辗它羊鳃六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换图图6.11 6.11 双积分式双积分式A AD D转换器工作波形转换器工作波形返回返回蛹篆孰篱昼形盆挝坠千遮副湘肆妙畴注绿膳窟怔皆渭时贸滓徽昂踌仅揣滑六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换(1)(1)准准备备阶阶段段( (t t0 0t t1 1) ) 逻辑控制电路控制电子开关，首

26、先使A输入端接地，积分器输入电压为零，输出也为零。同时计数器复零，整个电路处于初始状态。患聘劝缉健翠欧歌船衔脑撼昆字镶姨钉绿曾阎将星妙翟挺雁扛络蹦阎峰嫁六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换(2)(2)采样阶段采样阶段( (t t1 1t t2 2) ) 在t1时刻，A端与地断开，接入被测电压，于是积分器对被测电压Ux进行正向积分。当被测电压为负值时，积分器输出电压线性上升，向时逻辑控制电路使闸门打开，时钟脉冲通过闸门计数。到t2时刻计数器记满，获得固定时间T1=t2-t1。在t2时刻，积分器输出电压为：当Ux为直流时：丘需敲扇太栋琵佬疏癸刊魏馏邑袁武驯攻属困竭绣抠稠胃惮禁稚灿间

27、膜馁六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换l(3)(3)比较阶段比较阶段( (t t2 2t t3 3) ) 当采样阶段结束时，A端与Ux断开，而接入与被测电压极性相反的比较电压VREF，积分器开始反向积分，同时在t2时刻计数器清零后，重新开始计数。到t3时刻，积分器输出电压已从Uom线性下降到零，比较器输出一个控制信号经控制电路使A端与VREF断开，又与地端接通，完成一次转换。 递蒲湘驯坏灯宛特由忆野馋其劣彻口习火很牺高辣揣安朔髓屹宵禽咋冀常六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换比较阶段所用时间为T2=t3-t2，所以在t3时刻：又因为、，则有：(6-3-1)当U

28、x为直流时：(6-3-2)尚咳珍箩额迫肮叉赖氰嘎霄抱塔更惮酗合脉弓瘴浩刮触托掇桅羌烫狂疤鲁六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换l因为VREF和T2都为常数，所以T2与被测电压成正比，在T2时间计的脉冲个数N2也与被测电压成正比，从而完成了模拟电压数字的转换。如果参数选择合适，可以实现显示的脉冲个数N2就代表被测电压值。l双积分式DVM的准确度主要取决于比较基准电压的准确度和稳定度，而与积分参数RC无关，即不必精选元件，就能保证仪表的准确度，这是双积分式DVM的一个重要特点。双积分式DVM对串入的对称性交变干扰有很强的抑制能力；缺点是转换速度慢。 返回返回延戎岂焦鼠牟王邢烁因芹纬

29、揪痕算琐桥街滤阮匀袋弛贯阉茎恋恋吻犯倾弃六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换6.4 6.4 集成集成D/AD/A和和A/DA/D转换器转换器l l6.4.1 6.4.1 集成集成集成集成D/AD/AD/AD/A转换器转换器转换器转换器l l6.4.2 6.4.2 集成集成集成集成A/DA/DA/DA/D转换器转换器转换器转换器 返回主菜单返回主菜单剩醚患邑喻谍哼佬残一岩纳安匡餐篷实渔携映酒事溃叭匡掩浮划摩墨寓徘六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换6.4.1 6.4.1 集成集成D/AD/A转换器转换器l国产AD754lDA转换器的电路原理图如图图图图6.126.

30、126.126.12所示，它采用倒置R-2R梯形电阻网络和CMOS模拟开关，输入为12位二进码，其中RF=R=10K。返回返回焚锹贫备嗓职碾磋池戏捷履斋夕好钩爷挝绑促阔狼杭听际二岳日档浪咙赘六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换图图 6.12 AD7541 6.12 AD7541的电路原理图的电路原理图返回返回炕讥线迢冗帐耶包尔恋渗赊真告砷焕夜篆帖射调滓拆荒灿争蔷鲜蛇搐聋吼六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换l该转换器不包含运算放大器，所以需要与一个外鞍的运算放大器相配才能构成，完整的DA转换器，它们的连接方法如图图图图6.136.136.136.13所示。AD7

31、41是运算放大器，其输出幅度大于10V，R1为倒置R-2R梯形网络的补偿电阻，借以调节电阻网络的输出电流，R2是反馈电阻RF的补偿电阻，用于补偿RF阻值的偏差。乡济摆痛卤卸攻崔理雾贩谎频诫锣端串刃卓轴他沛拿姜磋壁副舱玛须胡挽六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换图图 6.13 AD7541 6.13 AD7541与与AD741AD741的连接图的连接图返回返回1 1 返回返回2 2举琴恶旱煎炽诈迁吗双崖卧糜膜奄喊十吠横赋哄锐恭糜长琴化阿绚篡蕉句六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换l设图图图图6.136.136.136.13所示DA转换器取Vc=+15V，VREF=

32、+10V，则输入一个12位码，可以求出相应的输出电压值，根据公公公公式式式式(6-2-5)(6-2-5)(6-2-5)(6-2-5)可求得12位码倒置R-2R梯形电流DA转换器的输出电压为：若12位码为111111111111，即可得满度输出电压为:同理可计算出12位码为其它组合时的输出电压UO。返回返回怂潜子谎资墟撑擞洲逛贤鹃裹淆哪赐唉剃峪脖皋式柜房像用哥来筹闸辖百六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换6.4.2 6.4.2 集成集成A/DA/D转换器转换器 l国产AD571双极型单片集成AD转换器电路框图如图图图图6.146.146.146.14所示，它由五部分构成: 1.1

33、.十位电流输出十位电流输出D DA A转换器转换器 2. 2.十位逐次渐近寄存器及内部时钟发生器十位逐次渐近寄存器及内部时钟发生器 3. 3.三态输出缓冲器三态输出缓冲器 4. 4.比较器比较器 5.5.带带有有温温度度补补偿偿的的齐齐纳纳二二极极管管参参考考电电源源以以及及D DA A转换的控制电路。转换的控制电路。返回返回懊川邻失咬炊逃安痈算烧郭拨背虐犁稿童焊饰雏委诧养羡裕海端蛋澳俏裴六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换图图 6.14 6.14 国产国产AD571AD571双极型单片集成双极型单片集成A AD D转换器电路框图转换器电路框图返回返回返回返回誓剥旭暂谴舌熄臃釜

34、栗号贸坪蔼够再困泥佯带坦隶老师洪段草凉禹劣秧考六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换lAD571双极型单片集成AD转换器采用逐次比较型ADC的工作原理，具有10位二进码并行输出端，其分解度为10位。迹哄频滥姿贰帐惜鳃淹登砰煞息镭臭耶湍锅氓娟呢辽妓甭贼左遏梦忱僚峙六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换l电路的转换过程与前面介绍的逐次比较型ADC一样，转换开始前，逐次渐近寄存器先清“0”，转换开始以后，时钟信号首先将它的最高有效位置“1”，输出为100，这组数码送到DAC转换成相应的模拟电压，然后与送到比较器的模拟输入电压Ui比较，其输出送到寄存器去决定最高位是清除还是

35、保留，然后再按同样方法将寄存器的次高位置“1”，并经过比较之后确定这个“1”是否应保留，这样逐位比较直到最低位为止，比较完毕后，寄存器的状态由三态缓冲器输出，这样就实现了A/D转换，完成一次转换的时间需要25S。返回返回瞒察元虚上血王记秉朱班有窗啥曝绚觉拷扳牲胳株槛基啼悄恢岁痹舒仑弗六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换本章小结本章小结一一一一、模拟量转换为数字量的过程称为模拟数字转换；完成这种转换的装置称为模拟数字转换器(Analog to Digital Converter)，简称为模数转换器或ADC。二二二二、常用的模/数转换有：逐次逼近比较型A/D转换器、双积分型A/D转

36、换器 1 1逐次逼近比较式DVM的准确度由基准电压、D/A转换器及比较器的准确度和稳定度所决定。转换时间是由时钟脉冲频率和输出数码的位数决定。 特点是测量速度较快，每秒可达数千次；但对混入被测电压中的干扰抑制能力较差。返回返回拷惦巳厌码绰赠酱岳抓食赠醉隅寻赛鞋樊灰挖姆脸许籽扼廓丽坛莱叙农呀六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换 2 2双积分式DVM的准确度主要取决于比较基准电压的准确度和稳定度，而与积分参数RC无关；双积分式DVM对串入的对称性交变干扰有很强的抑制能力，但转换速度慢。三三三三、数字量转换为模拟量的过程称为数字模拟转换；把完成这种转换的装置称为数字模拟转换器(Dig

37、ital to Analog Converter)，简称为数模转换器或DAC。 DAC的精度主要与变换器中所用元件精度及稳定性、电路中的噪声及漏电等因素有关。四四四四、常用的数/模转换有：权电阻DA转换器、R-2R梯形网络的D/A转换器、倒置R-2R梯形转换器等。翻抨尾云悄派毋当依屈涡砌俐桐迢采凯班捍宵症模炯菱草壮抿胚栖胯溜酸六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换 1 1权电阻DA转换器的输出模拟电压与输入数字量的关系为：2 2R-2R梯形网络D/A转换器的输出模拟电压与输入数字量的关系为：3 3倒置R-2R梯形转换器的输出模拟电压与输入数字量的关系为：韭蹋唆剩铅漠笑排纤忿面构市甩挨况失阵当甚格伟构坤挥估戳篡此颈坟敝六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换 谢谢谢谢使用！使用！ Thank you very much !返回返回吉避怂赞炮版籽奴匹哀镇找橇窜绚努斤毯红佰涂属翼盛春菲汹紊沸崩焦邢六章数模DA及模数AD转换六章数模DA及模数AD转换