数模及模数转换电路设计问答
ADC/DAC设计经典问答
（上）
1. 什么是小信号带宽（SSBW）？
小信号带宽（Small Signal Bandwidth (SSBW)）是指在指定的幅值输入信号及特定的频率下，它的输出幅值比低频时的输出幅值下降指定值时，该特定频率为小信号带宽。
2. 什么是共模电压（VCM）？
共模电压（Common Mode Voltage (VCM )）是差动输入的两个引脚上相同的直流输入电压。
3. 什么是MSB（最高有效位）？
MSB（最高有效位（Most Significant Bit）），是具有最大的值或权重的位。它的值是满量程的一半。
4. 什么是采样（孔径）延时？
采样（孔径）延时（Sampling (Aperture) Delay）是时钟输入的后边缘到采样开关打开所需的时间。采样/保持电路有效地停止输入信号捕获，并进入“保持”模式，确定时钟延时后的采样。
5. 什么是满量程（FS）输入范围？
满量程输入范围（Full Scale Input Range），是指模数转换器上数字化的输入电压的输入范围，既不低于这个范围也不超过这个范围。比如V REF + = 3.5V 和VREF - = 1.5V, FS = (VREF + )-(VREF - ) = 2.0V。
6. 什么是时钟占空比？
时钟占空比（Clock Duty Cycle）是时钟波形高电平时间和一个时钟周期总时间的比值。
7. 什么是位的有效数（ENOB ，或有效位）？
位的有效数（ENOB ，或有效位）（Effective Number of Bits (ENOB, 或Effective Bits)）是信噪比和失真的比率，或SINAD的另一种表达方法。ENOB定义为(SINAD -1.76)/ 6.02，这个位数(ENOB)表示转换器是与理想的模数转换器等效。
8. 什么是增益误差？
增益误差是在第一个代码和最后一个代码发生转换时，实际输人电压与理想输人电压之差。即，这个差值是：满量程- 2 LSB。
9. 许多模数转换器在数据手册中提供的应用，在Va, Vd 和Vref引脚上出现了三个电容。这三个电容器都是必须的吗？
根据特定器件和电路板的布局，一个或两个电容可能就足够了。较大的电容，通常是5到10?F的，提供了低阻抗大容量存储，在转换期间保证了电压的稳定性。较小值的电容器吸收较高频率的噪音尖峰。如果印制电路板具有非常好的布局用于低噪声工作，而且不包含一个微控制器或其他的嘈杂的数字逻辑，可能需要更少的电容器。但是为使ADC工作电平精度获得保证，一般情况下最好是遵循数据手册的推荐。
10. 什么是零误差？
ADC双级输出的零误差是理论的输入电压（典型的是中心值加1/2LSB）和实际输入电压之间的差异，这个实际输入电压引起了输出从0到1的转换。
11. 什么是输出保持时间？
输出保持时间是指在输入时钟边缘后输出有效数据的时间长度。
12. 什么是分辨率？
分辨率是模拟增量，相当于1 LSB转换器代码的变化。分辨率也被定义为转换器位数（n）的个数。数字代码的个数等于2^n，其中“n”是位的个数。举一个例子，一个12位转换器模拟信号和2 ^ 12 = 4096数字编码的映射关系。12位模数转换器的分辨率，是输入电压的满量程除以2^12，或4096，不会引起输出代码超出范围。
13. 什么是微分相位误差？
微分相位误差（Differential Phase Error）是指，小信号正弦波在两个不同的直流（DC)输入电平重构下，输出相位的差。
14. 什么是模/数转换器的动态指标？
模/数转换器的动态指标（Dynamic Specifications）涉及到那些交流（AC）输入信号。这些包括信/噪比（SNR），SINAD（信号噪声+失真），ENOB（有效位数），THD（总谐波失真），IMD（互调失真），FPBW（全功率带宽），SSBW（小信号带宽）。
15. 什么是互调失真（IMD）？
互调失真(Intermodulation Distortion)，是指没有出现在输入端，作为两个正弦曲线的频率同时作用于模数转换器的输入，而形成的额外的频谱成分。它被定义为在互调积中的能量和原始频率中的总能量比值。互调失真（IMD）通常用分贝（dB）来表示。
16. 什么是增益温度系数（满量程温度系数）？
增益温度系数（满量程温度系数）是指增益误差变化量和温度变化量的比值。通常用每百万分之/ 摄氏度(ppm/°C)表示。
17. 什么是总谐波失真(THD)？
总谐波失真(THD)，用dB或dBc表示，是指总的谐波电平（美国国家半导体模数转换器是9个谐波段）和输入信号的倍频出现在输出的电平。总谐波失真(THD)计算方法如下：THD=sqrt[ ( f2xf2 + f3xf3 + f4xf4 + f5xf5 + f6xf6 + f7xf7 + f8xf8 + f9xf9 + f10xf10) / (f1xf1) ] f1是输入信号的基频，f2 到f10这9个谐波频率是基频的倍频。
18. 什么是零刻度偏移误差？
单极输出模数转换器的零刻度偏移误差是指理想的输入电压(1/2 LSB) 和实际输入电压之
间的差，引起输出代码由0到输出代码1的转换。
19. 什么是全功率带宽(FPBW)？
全功率带宽(FPBW)是指满量程输入在重构的输出基频下降到3分贝时低于其低频值的频率。
20. 什么LSB（最低有效位）？
LSB（最低有效位），是指所有位中最小的值或权值。这个值是m*VREF/2 n，其中：“ m ”为主，是基准量程因子（这是最常见的单位），其中“n”是模数转换器的分辨率。
（中）
1. 怎样才能消除模数转换器时钟线和控制线上的超调量和/或欠调量？
超调量和/或欠调量，是由高速信号边缘和不匹配信号终端混合引起的。增加一个47至100Ω电阻串联到输入，电阻要尽可能的靠近时钟源。目的是为了和时钟线上的信号阻抗匹配，输电线路也应该这样考虑。串联的终端用一个小的附加电源，为减少摆动效应通常是足够了。
2. 什么是输出延时？
输出延时是指输入时钟的后边缘到数据更新出现在输出引脚的延迟时间。
3. 什么是孔径抖动？
孔径抖动是指采样值间孔径延时的变化。孔径抖动作为输入噪声出现。
4. 什么是信号噪声及失真比(S/(N+D) 或SINAD) ？
信号噪声及失真比(S/(N+D) 或SINAD)，用分贝表示（dB），出现在输出的输入信号的有效值和所有其他光谱成分的有效值的比值，频谱成分包括低于时钟频率一半频谱的谐波，但不包括直流。
5. 什么是满量程阶跃响应？
满量程阶跃响应，定义为VIN从VREF-变化到VREF+，或从VREF＋变化到VREF-，为转换器设定足够的恢复，并满足其额定精度的转换所需的时间。
6. 什么是通道延时（潜伏期）？
通道延时（潜伏期），是指转换启动到转换的数据出现在输出驱动级时之间的时钟周期的数量。数据对于任何给定的采样是可利用通道延时加上输出延迟后进行采样。每隔一个时钟周期，可得到新的数据，但数据落后于通道延时加上输出延时。
7. 什么是模拟/数字转换器的静态指标？
静态指标是关于模数转换器的直流（DC ）信号输入的指标。这些包括增益误差，偏移误差，以及微分与积分线性误差。
8. 什么是总不可调整误差（TUE）？
总不可调整误差（Total Unadjusted Error(TUE)），是指理想的情况下数字代码的中心和输入电压范围相关的电压的最大偏差。总未调整误差包括偏移误差，增益误差，以及微分与积分非线性误差。
9. 什么是满量程误差？
满量程误差，是最后代码的转换离理想的1个1/2 LSB 以下VREF +到多大范围的测量，并定义为：VFSE =Vmax + 1.5 LSB - VREF + ，其中Vmax是转换为最大代码时的电压，可以用伏特表示，最低有效位或满量程范围的百分数。
10. 什么是孔径（Aperture）延时？
光圈延时: 请看采样（Aperture）延时。
11. 什么是微分非线性(DNL)?
微分非线性(DNL)是衡量1 LSB的理想步长最大偏差。DNL常见的测量是基于带斜波的额定时钟频率的输入。
12. 什么是超过额定值的恢复时间？
超过额定值的恢复时间是指规定VIN从一个指定的正常输入范围外的电压到正常输入范围内的电压，并带有其转换额定精度转换器所需要的转换时间。
13. 什么是最低偏移？
最低偏移是指刚好引起输出代码转换为首代码的输入电压和负基准参考电压之差。最低偏移定义为EOB=VZT-VRB，其中，VZT是使首代码转换的输入电压，VRB是负的基准参考电压。注意，这和正常的最低偏移误差是有区别的。
14. 什么是量化误差？
量化误差是指在所有的模/数转换器中固有的误差。即使是一个“理想”转换器因只有有限的分辨率，在两个相邻的输出码之间的任何模拟电压，导致在输出的代码是不精确的，最高达1/2 LSB。这就是量化误差。
15. 什么是无杂散信号动态范围(SFDR)？
无杂散信号动态范围(SFDR）是一个差值，用分贝（dB）表示，是指在输出的输入信号有效值和最大杂散信号的差，其中杂散信号是指没有出现在输入端的频谱，却出现在输出中的任何信号。
16. 什么是比例运放？
比例运放使用基准参考电压是用于模数转换器（ADC）驱动信号源，就是信号源输出和独立的基准参考电压的比例。当驱动电压也被用来作为模数转换器的基准参考电压的一个来源时，模数转换器输出代码是信号源输出和基准参考电压的比例的一个函数，为了限制基准参考电压范围，模数转换器输出代码独立于基准参考电压的值。
17. 什么是最高偏移？
最高偏移是指正的参考电压和刚好引起输出代码转换到满量程的输入电压之间的差，定义为EOT = VFT - VREF+，其中，VFT是满量程转换的输入电压，VREF+是正的参考电压。注意，这和满量程误差或满量程增益误差是有区别的。
18. 什么是差分增益误差？
差分增益误差（Differential Gain Error ），是指定的小信号，高频正弦波输入向两个不同的直流电平输入的输出振幅之间差的百分比。
19. 什么是转换延时？
转换延时: 请看通道延时。
20. 什么是积分非线性(INL) ？
积分非线性(Integral Non-Linearity (INL)) 是单个代码的最大偏差的测量，该单个代码来自于一条描述从零刻度或负满刻度（在首代码转换的1/2LSB以下）到正的满刻度（在最后一个代码转换的1个1/2 LSB）的线。通过运用重点测试方法，这个直线能够衡量任何给定代码和代码值中心的偏差。积分非线性是对斜波输入的额定时钟频率进行的普通测量。
（下）
1. 什么是转换时间？
转换时间是指模数转换器完全一个转换所需的时间。转换时间不包括采样时间，多路复用器设置时间，或完成一个转换周期的其他部分，转换时间可能少于吞吐量时间。
2. 什么是电源抑制比(PSRR) ？
电源抑制比（Power Supply Rejection Ratio)，可分为两种规格。直流电源抑制比（DC PSRR ）是特定参数的变化量（例如，满量程误差）和一个电源电压指定变化量的比值。交流电源抑制比（AC PSRR）是衡量一个电源上叠加的特定频率和振幅的信号，这个信号在输出上的输出振幅，和它在电源引脚上的振幅的比值。电源抑制比（PSRR）通常用分贝表示。
3. 什么是遗漏码？
遗漏码，是那些输出码被忽略的，或将永远不会出现在模数转换器输出的。这些码不能通过任何输入值。
4. 什么是吞吐量率？
吞吐率是模数转换器最高的连续转换率。
5. 什么是信噪比(SNR)？
信噪比(SNR）是一个比率，用分贝（dB）表示，出现在输出的输入信号的有效值和所有其他频谱成分（低于采样频率的一半，除谐波分量和直流分量外）总和的有效值的比率。信噪比(SNR)是信号电平的有效值与各种噪声(包括量化噪声、热噪声、白噪声等)有效值之比的分贝数。其中信号是指基波分量的有效值，噪声指奈奎斯特频率以下的全部非基波分量的有效值(除谐波分量和直流分量外)。
6. 什么是吞吐时间？
吞吐时间是指转换器完成一次转换所花的时间。吞吐时间包括任何多路复用器的建立时间，采样时间，转换时间，输出显示时间。
7. 什么是直流共模误差？
直流共模误差（DC Common-Mode Error）是用于模数转换器的差分输入的一个规格。当两个输入上的模拟电压被改变相同的值时，发生输出代码的变化量。它通常用LSBs表示。
8. 什么是偏置误差？
ADC的偏置误差定义为使最低位被置成“1”状态时ADC的输人电压，与理论上使最低位被置成“1”状态时的输人电压之差。
9. 印制电路板的电源地是否应作为数字和模拟的共同地？
是的，他们应该是一样的。但是重要的是，要慎重给所有电源和信号布线以使地电流与电源和信号分开。
10. 印制电路板的多个地层应该如何被连接？
不推荐使用多个地层。最好是用单个、统一的地层。请参阅存档在线研讨会，标题为http://ww https://www.360docs.net/doc/2f14012909.html,/AU/design/0,4706,0_15_,00.html “在混合信号和数字系统中控制噪声和辐射”。
11. 在印制电路板上没有电源层会有什么影响？
没有电源层降低了电源和地之间的耦合电容。这是这种办法的缺点。不过您仍可以为电源线使用大区域（极其宽的铜箔走线），但是如果要尽量最小化噪声，重要的一点就是让电路板上的模拟和数字电流在他们各自的区域里，这就是为什么我们建议电源走线，而不是电源层。
12. 在设计一个印制电路板时，把地层和电源层分开好吗？
如果你非常细心，把地层和电源层分开也是能够工作的。在不合适的地上布一个信号线，可引起噪音和电磁干扰问题。其中一个问题是，任何特定的路线可能有数字和模拟电流混合连接在一起。
13. 对于低频设计（低于1兆赫），印制电路板上的单个地层是否有优势？
答案是肯定的，单个地层有助于最大限度地减少电磁干扰的问题，而且对于低频用分割的地层，是比较容易做布局的。然而，使用单个地层要仔细注意电流流动，从而使你得到极好的性能效果，而最大限度地减少电磁干扰。
14. 当设计一个多层印制电路板时，对于和模拟电路相关的电源层和地层，一个好的放置顺序是怎样的？
对于四层板，好的顺序是信号走线在顶层和底层，地层在第二层（或第三层），电源布线（有时是其他布线）在第三层（或第二层）。对于六层板，第一层至第六层将按这个顺序：信号、地、电源（或信号）、信号（或电源），地、信号。
15. 许多模数转换器有一个大的输入尖峰信号。当试图用一个大的电容器去虑除它时，却得不到期望的转换结果。这是为什么呢？
当今大多数的模数转换器是采样输入的，当模数转换器在采样模式时，开关接通给一个输入电容器充电。在保持模式下，输入开关断开，这个输入电容器向内部的保持电容器转移电荷。当输入开关再次闭合时，输入电容器上的电荷已不是开关断开之前的值了，所以输入电流脉冲需要重新给那个输入电容器充电。结果在模数转换器的输入上就看到一个电压脉冲。不要试图完全过滤掉这个看作电流平均值的脉冲，否则可能因提供一个不准确的采样电压而有错误的转换结果。
16. "ppm"代表什么意思？我怎样才能把它转换成那些我们所熟悉的单位？
PPM是指"百万分之"，或1/1,000,000，或0.000001。它也等于0.0001%。1ppm等价于1V分之1uV 。
模数与数模转换
3. 模数转换器 （1） 模/数（A/D ）转换器 A/D 转换器是模拟信号源与计算机或其它数字系统之间联系的桥梁，它的任务是将连续变化的模拟信号转换为数字信号，以便计算机或数字系统进行处理、存储、控制和显示。在工业控制和数据采集及其它领域中，A/D 转换器是不可缺少的重要组成部分。 1) 逐次逼近型A/D 转换器 逐次逼近型A/D 转换器又称逐次渐近型A/D 转换器，是一种反馈比较型A/D 转换器。逐次逼近型A/D 转换器进行转换的过程类似于天平称物体重量的过程。天平的一端放着被称的物体，另一端加砝码，各砝码的重量按二进制关系设置，一个比一个重量减半。称重时，把砝码从大到小依次放在天平上，与被称物体比较，如砝码不如物体重，则该砝码予以保留，反之去掉该砝码，多次试探，经天平比较加以取舍，直到天平基本平衡称出物体的重量为止。这样就以一系列二进制码的重量之和表示了被称物体的重量。例如设物体重11克，砝码的重量分别为1克、2克、4克和8克。称重时，物体天平的一端，在另一端先将8克的砝码放上，它比物体轻，该砝码予以保留（记为1），我们将被保留的砝码记为1，不被保留的砝码记为0。然后再将4克的砝码放上，现在砝码总和比物体重了，该砝码不予保留（记为0），依次类推，我们得到的物体重量用二进制数表示为1011。用下表7.1表示整个称重过程。 表7.1 逐次逼近法称重物体过程表 图7.7 逐次逼近型A/D 转换器方框图 利用上述天平称物体重量的原理可构成逐次逼近型A/D 转换器。 逐次逼近型A/D 转换器的结构框图如图7.7所示，包括四个部分：电压比较器、D/A 转换器、逐次逼近寄存器和顺序脉冲发生器及相应的控制逻辑。 逐次逼近型A/D 转换器是将大小不同的参考电压与输入模拟电压逐步进行比较，比较结果以相应的二进制代码表示。转换开始前先将寄存器清零，即送给D /A 转换器的数字量为0，三个输出门G 7、G 8、G 9被封锁，没有输出。转换控制信号有效后（为高电平）开始转换，在时钟脉冲作用下，顺序脉冲发生器发出一系列节拍脉冲，寄存器受顺序脉冲发生器及控制电路的控制，逐位改变其中的数码。首先控制逻辑将寄存器的最高位置为1，使其输出为100……00。这个数码被D/A 转换器转换成相应的模拟电压U o ,送到比较器与待转换的输入模拟电压U i 进行比较。若U o ＞U i ，说明寄存器输出数码过大，故将最高位的1变成0，同时将次高位置1；若U o ≤U i ,说明寄存器输出数码还不够大，则应将这一位的1 保留。数码的取舍通过电压比较器的输出经控制器来完成的。依次类推按上述方法将下一位置1进行比较确定该位的1是否保留，直到最低位为止。此时寄存器里保留下来的数码即为所求的输出数字量。 2) 并联比较型A/D 转换器 并联比较型A/D 转换器是一种高速A/D 转换器。图8-9所示是3位并联型A/D 转换器，
数模与模数转换器 习题与参考答案
第11章 数模与模数转换器 习题与参考答案 【题11-1】 反相运算放大器如图题11-1所示，其输入电压为10mV ，试计算其输出电压V O 。 图题11-1 解：输出电压为： mV mV V R R V IN F O 10010101 =?=-= 【题11-2】 同相运算放大器如图题11-2所示，其输入电压为10 mV ，试计算其输出电压V O 。 图题11-2 解：mV mV V R R V IN F O 110101111 =?=+=）（ 【题11-3】 图题11-3所示的是权电阻D/A 转换器与其输入数字信号列表，若数字1代表5V ，数字0代表0V ，试计算D/A 转换器输出电压V O 。 11-3 【题11-4】 试计算图题11-4所示电路的输出电压V O 。 图题11-4 解：由图可知，D 3~D 0=0101 因此输出电压为：V V V V O 5625.151650101254 === ）（ 【题11-5】 8位输出电压型R/2R 电阻网络D/A 转换器的参考电压为5V ，若数字输入为，该转换器输出电压V O 是多少？
解：V V V V O 988.21532565100110012 58≈== ）（ 【题11-6】 试计算图题11-6所示电路的输出电压V O 。 图题11-6 解：V V V D D V V n n REF O 5625.1516501012 5~240==-=-=）（）（ 【题11-7】 试分析图题11-7所示电路的工作原理。若是输入电压V IN =，D 3～D 0是多少？ 图题11-7 解：D3=1时，V V V O 6221234== ，D3=0时，V O =0。 D2=1时，V V V O 3221224== ，D2=0时，V O =0。 D1=1时，V V V O 5.1221214== ，D1=0时，V O =0。 D0=1时，V V V O 75.0221204 ==，D0=0时，V O =0 由此可知：输入电压为，D3~D0=1101，这时V O =6V++=，大于输入电压V IN =，比较器输出低电平，使与非门74LS00封锁时钟脉冲CLK ，74LS293停止计数。 【题11-8】 满度电压为5V 的8位D/A 转换器，其台阶电压是多少？分辨率是多少？ 解：台阶电压为mV mV V STEP 5.192/50008== 分辨率为：%39.00039.05000/5.195000/===mV V STEP
第九章：数模和模数转换器
第九章：数模和模数转换器 一、单选题 1：想选一个中等速度，价格低廉的A/D转换器，下面符合条件的是（）。 A 逐次逼近型 B 双积分型 C 并联比较型 D 不能确定 2：下面抑制电网公频干扰能力强的A/D转换器是（）。 A 逐次逼近型 B 双积分型 C 并联比较型 D 不能确定 3：不适合对高频信号进行A/D转换的是（）。 A 并联比较型 B 逐次逼近型 C 双积分型 D 不能确定 4：四位DAC和八位DAC的输出最小电压一样大，那么他们的最大输出电压（）。 A 一样大 B 前者大于后者 C 后者大于前者 D 不确定 5：四位权电阻DAC和四位R—2R倒T型DAC在参数一样的条件下最大输出电压（）。 A 一样大 B 前者大于后者 C 后者大于前者 D 不确定 6：四位权电阻DAC和四位R—2R倒T型DAC在参数一样的条件下分辨率（）。 A 一样大 B 前者大于后者 C 后者大于前者 D 不确定 7：下列A/D转换器类型中，相同转换位数转换速度最高的是（）。 A 并联比较型 B 逐次逼近型 C 双积分型 D 不能确定 8．一个无符号8位数字量输入的DAC，其分辨率为位。 A.1 B.3 C.4 D.8 9．将一个时间上连续变化的模拟量转换为时间上断续（离散）的模拟量的过程称为。 A.采样 B.量化 C.保持 D.编码 10．以下四种转换器，是A/D转换器且转换速度最高。 A.并联比较型 B.逐次逼近型 C.双积分型 D.施密特触发器 二、判断题 1：D/A转换器的建立时间等于数字信号由全零变全1或由全1变全0所需要的时间。（）2：D/A转换器的转换精度等于D/A转换器的分辨率。（） 3：采用四舍五入量化误差分析时，A/D转换过程中最小量化单位与量化误差是相等的。（） 4：在A/D转换过程中量化误差是可以避免的。（） 5：由于R-2R 倒T 型D/A转换器自身的优点，其应用比权电阻DAC广泛。（） 6：倒T型网络D/A转换器由于支路电流不变，所以不需要建立时间。（） 7：A/D转换的分辨率是指输出数字量中只有最低有效位为1时所需的模拟电压输入值。（） 8．权电阻网络D/A转换器的电路简单且便于集成工艺制造，因此被广泛使用。（）9．D/A转换器的最大输出电压的绝对值可达到基准电压V REF。（）
数模转换器和模数转换器实验报告
实验报告 课程名称微机原理与接口技术 实验项目实验五 数/模转换器和模/数转换器实验实验仪器 TPC-USB通用微机接口实验系统 系别计算机系 专业网络工程 班级/学号 学生 _ 实验日期 成绩_______________________ 指导教师王欣
实验五数/模转换器和模/数转换器实验 一、实验目的 1. 了解数/模转换器的基本原理，掌握DAC0832芯片的使用方法。 2. 了解模/数转换器的基本原理，掌握ADC0809的使用方法。 二．实验设备 1.PC微机系统一套 2.TPC-USB通用微机接口实验系统一套 三．实验要求 1．实验前要作好充分准备，包括程序框图、源程序清单、调试步骤、测试方法、对运行结果的分析等。 2．熟悉与实验有关的系统软件（如编辑程序、汇编程序、连接程序和调试程序等）使用方法。在程序调试过程中，有意识地了解并掌握TPC-USB通用微机接口实验系统的软硬件环境及使用，掌握程序的调试及运行的方法技巧。 3．实验前仔细阅读理解教材相关章节的相关容，实验时必须携带教材及实验讲义。 四．实验容及步骤 （一）数/模转换器实验 1．实验电路原理如图1，DAC0832采用单缓冲方式，具有单双极性输入端(图中的Ua、Ub),编程产生以下锯齿波(从Ua和Ub输出，用示波器观察) 图1 实验连接参考电路图之一 编程提示： 1. 8位D/A转换器DAC0832的口地址为290H，输入数据与输出电压的关系为：
(UREF表示参考电压,N表示数数据)，这里的参考电压为ＰＣ机的＋５Ｖ电源。 2. 产生锯齿波只须将输出到DAC0832的数据由0循环递增。 3. 参考流程图（见图2）: 图2 实验参考流程图之一 （二）模/数转换器 1. 实验电路原理图如图3。将实验（一）的DAC的输出Ua，送入ADC0809通道1(IN1)。 图3 实验连接参考电路图之二 2. 编程采集IN1输入的电压,在屏幕上显示出转换后的数据(用16进制数)。编程提示： 1. ADC0809的IN0口地址为298H，IN1口地址为299H。 2. IN0单极性输入电压与转换后数字的关系为：
数模和模数转换习题解答
8-1 选择题 1）一输入为十位二进制（n=10）的倒T 型电阻网络DAC 电路中，基准电压REF V 提供电流为 b 。 A. R V 10REF 2 B. R V 10REF 22? C. R V REF D. R V i )2(REF ∑ 2）权电阻网络DAC 电路最小输出电压是 b 。 A. LSB 21V B. LSB V C. MSB V D. MSB 2 1V 3）在D/A 转换电路中，输出模拟电压数值与输入的数字量之间 a 关系。 A.成正比 B. 成反比 C. 无 4）ADC 的量化单位为S ，用舍尾取整法对采样值量化，则其量化误差m ax ε= b 。 A.0.5 S B. 1 S C. S D. 2 S 5）在D/A 转换电路中，当输入全部为“0”时，输出电压等于 b 。 A.电源电压 B. 0 C. 基准电压 6）在D/A 转换电路中，数字量的位数越多，分辨输出最小电压的能力 c 。 A.越稳定 B. 越弱 C. 越强 7）在A/D 转换电路中，输出数字量与输入的模拟电压之间 a 关系。 A.成正比 B. 成反比 C. 无 8）集成ADC0809可以锁存 8 模拟信号。 路 B. 8路 C. 10路 D. 16路 5）双积分型ADC 的缺点是 a 。 A.转换速度较慢 B. 转换时间不固定 C. 对元件稳定性要求较高 D. 电路较复杂 8-2 填空题 1）理想的DAC 转换特性应是使输出模拟量与输入数字量成__正比__。转换精度是指DAC 输出的实际值和理论值__之差_。 2）将模拟量转换为数字量，采用 __A/D__ 转换器，将数字量转换为模拟量，采用__D/A_____ 转换器。 3）A/D 转换器的转换过程，可分为采样、保持及 量化 和 编码 4个步骤。 4）A/D 转换电路的量化单位位S ，用四舍五入法对采样值量化，则其m ax ε= 。 5）在D/A 转换器的分辨率越高，分辨 最小输出模拟量 的能力越强；A/D 转换器的分辨率越高，分辨 最小输入模拟量 的能力越强。 6）A/D 转换过程中，量化误差是指 1个LSB 的输出变所对应的模拟量的范围 ，量化误差是 不可 消除的。 8-3 要求某DAC 电路输出的最小分辨电压LSB V 约为5m Ｖ，最大满度输出电压m U =10Ｖ，试求该电路输入二进制数字量的位数Ｎ应是多少？
模数与数模转换电路
第9章模数与数模转换电路 课题第9章模数与数模转换电路 理论课 时 4 实验课 时 4 教学目的 1?掌握模数与数模转换原理； 2?掌握模数与数模转换电路的应用。 重点与重点：模数与数模转换原理； 难点难点：模数与数模转换电路的应用。 教学方法讲授法、演示法：多媒体课件讲授、配合板书。 教学内容 1?模数转换器（ADC）; 2?数模转换器（DAC）。 课后作业 习题九 一、二、三、四 9.1 概述 9.2 数模转换器（DAC） 一?作用 D/A转换器是将输入的二进制数字量转换成电压或电流形式的模拟量输出。 二?电路组成 如图9-1所示 图9-1 D/A转换器的一般结构 三.应用 图9-2就是按这种方法实现的D/A转换器，实际上，这是一个加权加法运算电路。图中电阻网络与二进制数的各位权相对应，权越大对应的电阻值越小，故称为权电阻网络。图中 VR为稳恒直流电压，是 D/A转换电路的参考电压。n路电子开关S i由n位二进制数D的每能够把模拟量转变为数字量的器件叫模拟-数字转换器（简称 A/D转换器）。 能够把数字量转变为模拟量的器件叫数字-模拟转换器（简称 D/A转换器）。 参考电压］ /
一位数码Di 来控制，Di =O 时开关S i 将该路电阻接通“地端” ，Di =1时S i 将该路电阻接通 参考电压 VR 集成运算放大器作为求和权电阻网络的缓冲，主要是为了减少输出模拟信号 负载变化的影响，并将电流输出转换为电压输出。 图9-2中，因A 点“虚地”，V A=O,各支路电流分别为 -- 岗0 - 9-2 权电阻网络D/A 转换器 In -1+ In -2+ …+ I 0= If 以上各式联立得， U o 咯 V R (D n 1 2 n 1 D n 2 2n 2 D o 20 ) R 从上式可见，输出模拟电压 u O 的大小与输入二进制数的大小成正比，实现了数字量到 模拟量的转换。 权电阻网络D/A 转换器电路简单，但该电路在实现上有明显缺点，各电阻的阻值相差较大， 尤其当输入的数字信号的位数较多时， 阻值相差更大。这样大范围的阻值， 要保证每个都有 很高的精度是极其困难的，不利于集成电路的制造。为了克服这一缺点， D/A 转换器广泛采 用T 型和倒T 型电阻网络 D/A 转换器。 I n I n D n I V R R n 1 D n 2V R D n 1 2n V R I f R i 2 D n 2 2n R V R D O V R D o 20 又因放大器输入端“虚断” ，所以，图9-2 权电阻网络D/A 转换器 U o R f
模数与数模转换器的仿真
课程设计任务书
摘要 目前，无论是模拟通信还是数字通信，在不同的通信业务中都得到了广泛的应用。但是，数字通信的发展速度已明显超过模拟通信，成为当代主流，因为它有很多模拟通信所没有的优点，因此模拟信号往往要被编码成数字信号，从而在数字信道中传输。 本次课程设计是在MATLAB软件环境下进行的，完成的是对A/D和D/A转换器的设计。A/D转换负责将模拟信号转换为数字信号，即用一串数字编码（如0101）去表示对应的一个模拟信号的一点的值，其转换过程是先对输入的模拟信号进行抽样，所使用的抽样频率要满足抽样定理的要求，然后对抽样结果进行幅度离散化（称为量化）并编码为二进制序列。D/A转换的功能与A/D转换相反，它将输入的数字信号序列转换为模拟信号，其转换过程是将输入（二进制）数字序列恢复为相应电平的抽样值序列,然后通过满足抽样定理要求的低通滤波器恢复模拟信号。A/D转换采用平顶抽样技术，所以恢复模拟信号存在高频段的失真，若对恢复信号质量要求严格，需采用均衡器来补偿这种孔径失真。A/D转换器的输出数据形式可以是并行的，也可以是串行的。 关键词:MATLAB；抽样；量化；编码
目录 1.课程设计目的 (1) 2.课程设计要求 (1) 3.相关知识 (1) 3.1 模拟信号数字化 (1) 3.2 A/D和D/A转换的原理 (2) 4．课程设计分析 (3) 4..1 A/D和D/A转换器的模型 (3) 4.2 模块参数设置 (8) 5．仿真 (8) 6．结果分析 (10) 7．参考文献 (11)
1.课程设计目的 （1）加深对A/D和D/A基本理论知识的理解。 （2）培养独立开展科研的能力和编程能力。 （3）掌握A/D和D/A结构及其在通信系统中的应用。 2.课程设计要求 （1）掌握课程设计的相关知识、概念清晰。 （2）程序设计合理、能够正确运行。 3.相关知识 3.1模拟信号数字化 通信系统可以分为模拟和数字通信系统两大类。数字通信系统具有抗干扰能力强，且噪声不积累；传输差错可控；便于用现代数字信号处理技术对数字信息进行处理、变换、存储；易于集成，使通信设备微型化，重量轻；易于加密处理，且保密性好等优点，所以应用非常广泛，已经成为现代通信的主要发展趋势。自然界中的信号都是模拟信号，这就需要我们对模拟信号进行抽样、量化、编码，形成数字信号后，在数字信号系统中传输。在接收端则通过相应的逆变换恢复成模拟信号。若要利用数字通信系统传输模拟信号，一般需要三个步骤：（1）把模拟信号数字化，即模数转换（A/D）； （2）进行数字方式传输； （3）把数字信号还原为模拟信号，即数模转换（D/A）。 如果电信号的参量取值连续（不可数、无穷多），则称之为模拟信号。例如，话筒送出的送出电压包含有话音信息，并在一定的取值范围内连续变化。模拟信号有时也称连续信号，这里连续的含义是指信号的某一参量连续变化，或者说在某一取值范围内可以取无穷多个值，而不一定在时间上也连续。 如果电信号的参量仅可能取有限个值，则称之为数字信号。如电报信号、计算机输入/输出信号、PCM信号等。数字信号有时也称离散信号，这个离散是指信号的某一参量是离散变化的，而不一定在时间上也离散。
详细的模数转换原理讲解
A/D工作原理 一般的A/D转换过程是通过采样保持、量化和编码这三个步骤完成的，即首先对输入的模拟电压信号采样，采样结束后进入保持时间，在这段时间内将采样的电压量转换为数字量，并按照一定的编码给出转换结果，然后开始下一次采样。 可以这样理解，模数转换的过程就是分段量化，量化编码的过程。分段量化指的是找到根据转换器的输出位数，确定可以输出几段模拟量，然后给每一段模拟量赋给相应的值，该段的变量都用该值来表示。分段编码就是根据分的几段，编几个相应的二进制码来代替，以便机器识别。
在实验中用到的ADC0804就是这种类型的转换器，所以这里将原理讲述一下。 由图我们可以得到三个RS 触发器的RS 端输入：(图中给出了输入电压为6V 的相应分析)。 触发器 R/S Vb 开始设置为2.5V ，RS 触发器RS=01时为1。五个D 型触发器初始值定为00001。FFA R=Vb & Q2S=Q1FFB R=(Vb & Q3)||Q1S=Q2FFC R=(Vb & Q4)||Q1 S=Q3 比较器输入Vb D 型触发器RS 触发器 2.5/010000100 3.5/001000110 5.5/000100111 6.5/100010110 5.5/000001 110 通过上面的分析我们可以知道，ADC0804的工作流程就是将输入值与参考值相比较，然后根据比较的结果再调整参考值，直到得到最后的结果。基准电压决定了A/D 转换器的转换范围。 同时通过上面的分析我们可以知道，A/D 转换器实际上内部已经将分段量化，分段编码搞定了，我们需要做的只是 1）给转换器一个基准电压，告诉它每一段代表的具体电压值是多少 输入需要转换的电压，得到相应的数字值。
数模转换与模数转换
第六章数模转换与模数转换 授课题目： 6.1 D/A转换器 教学目标： 1、掌握数模、模数转换的概念。 2、理解数模转换的原理。 3、熟悉D/A转换器集成芯片的性能，学习其使用方法。 教学内容（包括重点、难点）： 教学重点：1、数模转换的基本原理。 2、D/A转换器集成芯片的使用。 教学难点：1、转换电路的分析计算。 2、知识的综合复习应用。 教学过程设计 ●复习并导入新课 问题：回忆二进制转换为十进制的加权和公式和电阻的串联、并联。 ●就新课内容提出问题 1、什么是模拟量？ 2、什么是电模拟量？ ●讲授新课 计算机对生产进行实时控制的过程如下： 模拟量：温度、压力、湿度、流量、速度等 电模拟量：电压、电流 6.1 D/A转换器
D/A 转换—从数字信号到模拟信号的转换。 D/A 转换器（简称DAC ）—完成D/A 转换的电路。 一、D/A 转换电路原理图 数据锁存器：暂时存放输入的数字量； 模拟电子开关：这些数字量控制模拟电子开关，将参考电压源UREF 按位切换到电阻译码网络中变成加权电流。 集成运放：加权电流经运放求和，输出相应的模拟电压，完成D/A 转换过程。 二、倒 T 形电阻网络DAC 1、电路图 2、工作原理—电流分流形成加权值。 3、转换公式 4、特点 电阻值一致。倒T 形电阻网络支路电流恒定，电路转换速度高。 举例1：若U R=10V ，求对应D3D2D1D0分别为1010、0110和1100时输出电压值。 三、主要性能指标 1、分辨率 分辨率：说明DAC 输出最小电压的能力。它是指最小输出电压（对应的输入数字量仅最低位为1）与最大输出电压（对应的输入数字量各有效位全为1）之比： 分辨率= n ：表示输入数字量的位数。n 越大，分辨最小输出电压的能力也越强。 举例2：n=8, DAC 的分辨率为 分辨率= =0.0039 数据锁存器 … D 0D 1 D n －1 … 模拟电子开关 … 电阻译码网络 … 求和运放 参考电压源 模拟输出 U )2...22(2 0022101?++?+?- =----D D D U U n n n n REF n 1 21-n 1 21 -n
数模模数转换实验报告
数模模数转换实验报告 一、实验目的 1、了解数模和模数转换电路的接口方法及相应程序设计方法。 2、了解数模和模数转换电路芯片的性能和工作时序。 二、实验条件 1、DOS操作系统平台 2、数模转换芯片DAC0832和模数转换器ADC0809芯片。 三、实验原理 1、数模转换： （1）微机处理的数据都是数字信号，而实际的执行电路很多都是模拟的。因此微机的处理结果又常常需要转换为模拟信号去驱动相应的执行单元，实现对被控对象的控制。这种把数字量转换为模拟量的设备称为数模转换器（DAC），简称D/A。 （2）实验中所用的数模转换芯片是DAC0832，它是由输入寄存器、DAC 寄存器和D/A 转换器组成的CMOS 器件。其特点是片内包含两个独立的8 位寄存器，因而具有二次缓冲功能，可以将被转换的数据预先存在DAC 寄存器中，同时又采集下一组数据，这就可以根据需要快速修改DAC0832 的输出。 2、模数转换： （1）在工程实时控制中，经常要把检测到的连续变化的模拟信号，如温度、压力、速度等转换为离散的数字量，才能输入计算机进行处理。实现模拟量到数字量转换的设备就是模数转换器（ADC），简称A/D。
(2)模数转换芯片的工作过程大体分为三个阶段：首先要启动模数转换过程。其次，由于转换过程需要时间，不能立即得到结果，所以需要等待一段时间。一般模数转换芯片会有一条专门的信号线表示转换是否结束。微机可以将这条信号线作为中断请求信号，用中断的方式得到转换结束的消息，也可以对这条信号线进行查询，还可以采用固定延时进行等待（因为这类芯片转换时间是固定的，事先可以知道）。最后，当判断转换已经结束的时候，微机就可以从模数转换芯片中读出转换结果。 （3）实验采用的是8 路8 位模数转换器ADC0809 芯片。ADC0809 采用逐次比较的方式进行A/D 转换，其主要原理为：将一待转换的模拟信号与一个推测信号进行比较，根据推测信号是大于还是小于输入信号来决定增大还是减少该推测信号，以便向模拟输入逼近。推测信号由D/A 转换器的输出获得，当推测信号与模拟信号相等时，向D/A 转换器输入的数字就是对应模拟信号的数字量。ADC0809 的转换时间为64 个时钟周期（时钟频率500K 时为128S）。分辨率为8 位，转换精度为±LSB/2，单电源+5V 供电时输入模拟电压范围为04.98V。 四、实验内容 1、把DAC0832 的片选接偏移为10H 的地址，使用debug 命令来测试 DAC0832 的输出，通过设置不同的输出值，使用万用表测量Ua 和Ub 的模拟电压，检验DAC0832 的功能。选取典型（最低、最高和半量程等）的二进制值进行检验，记录测得的结果。实验结果记录如下：
数模与模数转换
第8章数模与模数转换 随着科学技术的迅速发展，尤其是在自动控制、自动检测通信等领域中，广泛采用数字电子计算机处理各种模拟信号，这样，必须先把这些模拟信号转换成相应的数字信号，计算机系统才能进行分析、处理，处理后的数字信号还需再转换为模拟信号才能实现对执行机构的控制。从模拟信号到数字信号的转换称为模—数转换，简写为A/D。把能完成A/D转换功能的电路称为模数转换器，简称为ADC（Analog to Digital Converter）。从数字信号到模拟信号的转换称为数—模转换，简写为D/A，把能完成D/A转换功能的电路称为数模转换器，简称DAC（Digital to Analog Converter）。模拟信号和数字信号之间的转换可用图8-1所示，由此可见，ADC和DAC就是连接模拟系统和数字系统的“桥梁”—接口电路。 图8-1 模拟信号与数字信号的转换过程 8.1 数模转换 数模转换的基本思想是，把数字量中的每一位代码按对应权的大小转换成相应的模拟量，这些模拟量之和与数字量成正比。 数模转换器由输入寄存器、电子模拟开关、解码网络、基准电压源和求和电路组成，其组成的方框图如图8-2所示。 图8-2 DAC构成框图 DAC电路的工作过程为：数字量以并行或串行方式输入并存储在输入寄存器中，寄存器输出的每位数码驱动对应数位上的电子模拟开关，解码网络就能获得相应的模拟量，再将这些模拟量送到求和电路相加即得到与数字量相对应的模拟量。 数模转换器按解码网络结构分为T形及倒T形电阻网络D/A转换器，权电阻网络D/A 转换器，权电流D/A转换器等。按模拟开关电路的不同可分为CMOS开关型和双极开关型D/A转换器，下面介绍常见的两种即倒T形电阻网络型和权电流型D/A转换器。 8.1.1 倒T形电阻网络D/A转换器
数模和模数转换习题解答
思考题与习题 8-1 选择题 1）一输入为十位二进制（n=10）的倒T 型电阻网络DAC 电路中，基准电压REF V 提供电流为 b 。 A. R V 10REF 2 B. R V 10REF 22? C. R V REF D. R V i )2(REF ∑ 2）权电阻网络DAC 电路最小输出电压是 b 。 A. LSB 21V B. LSB V C. MSB V D. MSB 2 1V 3）在D/A 转换电路中，输出模拟电压数值与输入的数字量之间 a 关系。 A.成正比 B. 成反比 C. 无 4）ADC 的量化单位为S ，用舍尾取整法对采样值量化，则其量化误差m ax ε= b 。 A.0.5 S B. 1 S C. S D. 2 S 5）在D/A 转换电路中，当输入全部为“0”时，输出电压等于 b 。 A.电源电压 B. 0 C. 基准电压 6）在D/A 转换电路中，数字量的位数越多，分辨输出最小电压的能力 c 。 A.越稳定 B. 越弱 C. 越强 7）在A/D 转换电路中，输出数字量与输入的模拟电压之间 a 关系。 A.成正比 B. 成反比 C. 无 8）集成ADC0809可以锁存 8 模拟信号。 路 B. 8路 C. 10路 D. 16路 5）双积分型ADC 的缺点是 a 。 A.转换速度较慢 B. 转换时间不固定 C. 对元件稳定性要求较高 D. 电路较复杂 8-2 填空题 1）理想的DAC 转换特性应是使输出模拟量与输入数字量成__正比__。转换精度是指DAC 输出的实际值和理论值__之差_。 2）将模拟量转换为数字量，采用 __A/D__ 转换器，将数字量转换为模拟量，采用__D/A_____ 转换器。 3）A/D 转换器的转换过程，可分为采样、保持及 量化 和 编码 4个步骤。 4）A/D 转换电路的量化单位位S ，用四舍五入法对采样值量化，则其m ax ε= 。 5）在D/A 转换器的分辨率越高，分辨 最小输出模拟量 的能力越强；A/D 转换器的分辨率越高，分辨 最小输入模拟量 的能力越强。 6）A/D 转换过程中，量化误差是指 1个LSB 的输出变所对应的模拟量的范围 ，量化误差是 不可 消除的。
数模与模数转换电路(20210201131153)
D o D 1 D/A 转换器 V o 4 D n-1 输入 输出 数模与模数转换电路 随着数字技术，特别是计算机技术的飞速发展与普及， 在现代控制、通信及检测领域中, 对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。由于系统的实际处理对象往往都是一些模拟量 （如温度、压力、位移、图像等），要使计算机或数字仪表能识别和处理这些信号，必须首 先将这些模拟信号转换成数字信号； 而经计算机分析、处理后输出的数字量往往也需要将其 转换成为相应的模拟信号才能为执行机构所接收。 这样，就需要一种能在模拟信号与数字信 号之间起桥梁作用的电路一一模数转换电路和数模转换电路。 能将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称 A/D 转换器）；而将能把 数字信号转换成模拟信号的电路称为数模转换器（简称 D/A 转换器），A/D 转换器和D/A 转换器已经成为计算机系统中不可缺少的接口电路。 在本章中，将介绍几种常用 A/D 与D/A 转换器的电路结构、工作原理及其应用。 1 D/A 转换器 一. D/A 转换器的基本原理 数字量是用代码按数位组合起来表示的， 对于有权码，每位代码都有一定的权。为了将 数字量转换成模拟量， 必须将每1位的代码按其权的大小转换成相应的模拟量， 然后将这些 模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量， 从而实现了数字一模拟转换。这就是构 成D/A 转换器的基本思路。 图9.1— 1所示是D/A 转换器的输入、输出关系框图，D o ?D n-i 是输入的n 位二进制数， V 。是与输入二进制数成比例的输出电压。 图9.1— 2所示是一个输入为 3位二进制数时D/A 转换器的转换特性，它具体而形象地 反映了 D/A 转换器的基本功能。
数模 模数转换电路设计
数模及模数转换设 计方案 设计题目: 数模及模数转换电路设计Musitim 专业: 电子信息工程技术 班级: 电信0901 姓名: 指导教师: 张老师田老师
前言 随着计算机技术和数字信号处理技术的飞速发展，在通信，测量，自动控制及其他许多领域，将输入到系统的模拟信号转换成数字信号进行处理的情况已经越来越普遍。同时，又常常要求将处理后的数字信号再转换成相应的模拟信号，作为系统的输出。这样，在模拟信号与数字信号之间，或在模拟信号与数字信号之间，需要有一个接口电路——模/数转换器或数/模转换器。 把模拟信号转换为数字量，称为模数转换器（A/D转换器）；把数字量转换成模拟量，称为数/模转换器（D/A转换器）。目前市场上单片集成ADC和DAC芯片有几百种之多，而且技术指标也越来越先进，可以适应不同应用场合的需要。本实验将采用大规模集成电路DAC0832实现D/A转换，采用ADC0809实现A/D转换。 一、设计题目：数模及模数转换设计方案 二、设计任务与要求： 1、实现8位的数模转换 2、采用分立元件设计。 3、所设计的电路具有一定的抗干扰能力。 4、对本次实验设计，原则上指导老师只给出大致的设计要求在设计思路上不框定和约束同学们的思维，所以同学们可以自己的创造性，有所发挥，并力求设计方案凝练可行、思维独特、效果良好。 三、实训目的: 1、熟练掌握模拟电路、数字逻辑电路的设计、分析、仿真及调试的方法。
2、掌握使用EDA（电子设计自动化）工具设计电路的方法，了解系统设计的全过程。 3、熟练掌握Multisim 2001软件的基本操作及绘制原理图和进行电路仿真的一般方法 4、掌握Protel 99 SE的基本操作和绘制原理图、进行印制板设计的一般方法和步骤。 5、通过对系统电路设计与制作，进一步巩固所学的理论知识，提高分析问题和解决问 题的能力。 6、通过此次实训，引导学生提高和培养自身创新能力，为后续课程的学习，毕业设计 制作以及毕业后的工作打下坚实的基础。 7、了解了A/D转换器和D/A转换器的基本原理和基本结构。 8、掌握大规模集成A/D转换器和D/A转换器的功能及其典型应用。 四、实训的环境 硬件： CPU赛扬420(1.6GHZ) 内存： 1.0GB 显示器 17寸 硬盘 80G 显卡： Radeon X1550 Series 软件： Windows XP Protel 99 SE Multisim 2001 IE6.0或其他浏览器 Office 2003 五、数模及模数转换电路设计方案 设计数模及模数转换可以大体分为两个小的模块，一是数模转换部分，二是模数转 换部分。而数模转换又可以用几种方案实现。一是独立元件实现。既可以用倒T型电阻网络 实现，也可以用权电流网络实现。二是用芯片实现。如图为流程成图：