第五讲 ADDA工作原理及应用
合集下载
ADDA转换器原理及控制电路设计
数字信号经过解码后转换为模拟信号， 以实现数字到模拟的转换。
ADDA转换器的数字控制电路设计
分辨率选择
通过控制分辨率，可以平 衡转换器的性能和功耗。
时钟源
选择合适的时钟源能够确 保ADDA转换器的稳定性和 精确性。
数字滤波器
数字滤波器可以提高信号 的质量，去除噪音和不必 要的频率。
ADDA转换器的模拟控制电路设计
核心原理
ADDA转换器基于采样定理和量化技术，将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。
应用广泛
ADDA转换器在通信、音频处理场景
音频处理
ADDA转换器常用于音频混音 器、音频接口等设备，将声 音信号转换为数字信号进行 处理。
数据采集
ADDA转换器可用于数据采集 系统，将模拟传感器信号转 换为数字信号，方便后续处 理和分析。
1
参考电压源
提供稳定的参考电压，影响转换器的准确性。
2
运放设计
运放在模拟控制电路中起到放大和滤波的作用，影响信号的质量。
3
电源滤波
电源滤波可以减小电源噪音对模拟电路的干扰。
ADDA转换器的系统级设计
PCB设计
合理布局ADDA转换器的模拟 和数字部分，减小干扰和噪 声。
信号完整性
进行信号完整性分析，确保 信号在传输过程中的稳定性 和准确性。
ADDA转换器原理及控制 电路设计
欢迎来到本次演讲，我将为您介绍ADDA转换器的原理及控制电路设计。通过 本次演讲，您将了解ADDA转换器的概述、应用场景、数字与模拟控制电路设 计，以及系统级设计和应用实例。
ADDA转换器概述
基本概念
ADDA转换器是一种将模拟信号转换为数字信号，或将数字信号转换为模拟信号的电子设备。
5_AD及DA工作原理及应用
R 2R
R 2R
R 2R b1 R b0 + 运算放大器 Rf Vout 模拟量输出
b2
A
二进制数据输入
T型电阻网络D/A转换器
Vout=-Vref· 4· Rf/2 R（b3· 3+b2· 2+b1· 1+b0· 0） 2 2 2 2
D/A转换器的主要技术指标
1. 分辨率 指D/A转换器的最小输出电压与最大输出电压的比值。
3. 建立时间
建立时间是描述D/A转换速度快慢的一个参数，指从输入 数字量变化到输出达到终值误差±（1/2）LSB（最低有效 位）所需的时间。通常以建立时间来表示转换速度. 转换器的输出形式为电流时，建立时间较短；输出形式为 电压时，由于建立时间还要加上运算放大器的延迟时间，因 此建立时间要长一点。
DAC0832与AT89C51的接口
DAC0832与AT89C51可以有三种连接方式：直通方式、 式、单缓冲方式和双缓冲方式。 ① 直通方式：若 LE1 和 LE2 均为高电平，则DI7～DI0 输入的数据便可直通地到达8位DAC寄存器进行D/A转换。 因此，只要将ILE 接+5V，/CS、/XFER、/WR1和/WR2接 地，DAC0832便工作于直通方式。直通方式常用于不需要
(2) 引脚功能
① DI0～DI7：8位转换数字量输入端。 ② ILE：输入锁存允许端，高电平有效 ③ /CS ：片选信号，低电平有效。 ④ /WR1：输入寄存器写信号，低电平有效 。
⑤ /WR2：DAC寄存器写信号，低电平有效。
⑥ /XFER ：数据传输控制信号，输入低电平有效。 ⑦ IOUT1：电流输出引脚1。与外接运放器反相输入 端相连 当输入数据为全“1”时，输出电流最大，当 输入数据为全 “0”时，输出电流最小。
ADDA工作原理和应用
0
理想A/D 关系直线
理想转换 曲线
1234567 8888888
VI VREF
(b)理想转换曲线， 量化误差: ±(1/2)LSB
资料仅供参考
编码
❖ 量化得到的数值通常用二进制表示。 ❖ 对有正负极性（双极性）的模拟量一般采用偏移
码表示。 例如，8位二进制偏移码10000000代表数
值0， 00000000代表负电压满量程， 11111111代表正电压满量程
端口1用来向0809输出模拟通道号并锁存； 端口2用于启动转换； 端口3读取转换后的数据结果。 ➢（2） 占用二个I/O端口： 端口1输出模拟通道号并锁存，同时启动转换 ； 端口2读取转换后的数据结果。 ➢（3） 通过并行接口芯片（例如8255A）连接。
资料R IOW
资料仅供参考
➢ ∑-△型模数转换器以串行数据流方式输出结果； ➢ 转换精度为1LSB； ➢ 转换完成后，比较器输出0/1相间的数字流； ➢ 输入模拟量Vin发生变化，输出数字流随之变化。 ➢ 模拟量输入端接有多路开关时，通道切换后要等
待足够长的时间，才能读取转换结果。 ➢ ∑-△型模数转换器抗干扰能力强，转换精度高，常 用于高分辨率（常见为16、18、24位）的中、低频 信号测量。
EOC
N位寄存器
VREF
D7
锁
D6
存 缓 存
D5 D4
D3 D2
器
D1
D0
OE
资料仅供参考
逐次逼近式的A/D转换器的特点
➢ 转换速度较快，转换时间在1～100μs以内， 分辨率可达18位，适用于高精度、高频信号 的A/D转换；
➢ 转换时间固定，不随输入信号的大小而变化； ➢ 抗干扰能力较双积分型弱。采样时，干扰信号会造
理想A/D 关系直线
理想转换 曲线
1234567 8888888
VI VREF
(b)理想转换曲线， 量化误差: ±(1/2)LSB
资料仅供参考
编码
❖ 量化得到的数值通常用二进制表示。 ❖ 对有正负极性（双极性）的模拟量一般采用偏移
码表示。 例如，8位二进制偏移码10000000代表数
值0， 00000000代表负电压满量程， 11111111代表正电压满量程
端口1用来向0809输出模拟通道号并锁存； 端口2用于启动转换； 端口3读取转换后的数据结果。 ➢（2） 占用二个I/O端口： 端口1输出模拟通道号并锁存，同时启动转换 ； 端口2读取转换后的数据结果。 ➢（3） 通过并行接口芯片（例如8255A）连接。
资料R IOW
资料仅供参考
➢ ∑-△型模数转换器以串行数据流方式输出结果； ➢ 转换精度为1LSB； ➢ 转换完成后，比较器输出0/1相间的数字流； ➢ 输入模拟量Vin发生变化，输出数字流随之变化。 ➢ 模拟量输入端接有多路开关时，通道切换后要等
待足够长的时间，才能读取转换结果。 ➢ ∑-△型模数转换器抗干扰能力强，转换精度高，常 用于高分辨率（常见为16、18、24位）的中、低频 信号测量。
EOC
N位寄存器
VREF
D7
锁
D6
存 缓 存
D5 D4
D3 D2
器
D1
D0
OE
资料仅供参考
逐次逼近式的A/D转换器的特点
➢ 转换速度较快，转换时间在1～100μs以内， 分辨率可达18位，适用于高精度、高频信号 的A/D转换；
➢ 转换时间固定，不随输入信号的大小而变化； ➢ 抗干扰能力较双积分型弱。采样时，干扰信号会造
第5章单片机系统的扩展ADDA
16进制数拆开： 出口： 低4位放进R0间接寻址 指向的单元（79H） 高4位放进R0＋1后指 向的单元（7AH）
XS1:LCALL DIS
;显示
DJNZ R2,XS1
INC R6 ;加1
DAC0832 的编程应用举例（硬件实验
SE13:十MOV）SP,#60H
MOV 7EH,#00H 显示
CJNE R6,#0FFH,JIA1 ;不到0FF则继续加
D7
输 入
寄
存
D0
器
ILE 1 &
LE1 1
CE 0
1
WR1 0 ≥1
WR2 0
1
XFER 0 ≥1
Vref
DAC
D/A Iout2
寄 存
转 换
Iout1
器
器
Rfb LE2
LE=1，Q 跟随 D LE=0，Q 锁存 D
或非门
≥1 输入任一为“1”输出皆为“0” 输入全为“0”，输出才为“1”
非与门
&
ADC0809八路巡回中断式数据采集
ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0013H ;外部中断1的中断矢量 AJMP INT MAIN: MOV R0,#0A0H ;存结果的缓冲区:A0HA7H MOV R2,#08H ;待采集的通道数为 8 SETB IT1 ;选择下降沿触发中断 SETB EA ;开中断 SETB EX1 MOV DPTR,#0FEF0H ;通道0的地址 MOVX @DPTR, A ;启动转换。注意:A=？ HERE：SJMP HERE ;等待中断
输 入 寄 存
/WR1： 写控制信号1,低有效 D0
器
/WR2： 写控制信号2,低有效 /XFER：数据传送控制信号
第5章 ADDA电路设计ppt课件
第5章 数模与模数转换
DAC的选择
❖〔1〕转换精度 ❖转换精度与系统中所丈量或控制的信号
范围有关，但估算时必需求思索到其他 要素，转换器位数应该比总精度要求的 最低分辩率至少要高一位。常见的DAC 器件有8位，10位，12位，14位，16位， 18位，20位和24位等。
第5章 数模与模数转换
DAC的选择
转换器。它包含一个8位并行输入接口、速度和掉电控 制逻辑、一个电阻串以及一个轨到轨输出缓冲器。主 要特点如下： ❖ 8位并行输入接口，方便与通用微控制器接口。12位 的数据采用两次输入〔8位最低位＋4个最高位〕。 ❖ 输出电压具有2倍增益。 ❖ 具有可编程的建立时间；可编程的建立时间与功耗有 一定的关系：快速方式时1μs/4.2mW，慢速方式时 3.5μs/1.2mW。让设计者在速度和功能的关系上可作 最正确选择。 ❖ 较宽的电源电压范围：单电源2.7V到5.5V。 ❖ 同步或异步刷新 ❖ 全温度范围单调变化 ❖ 有20脚的SOIC封装〔包括DW和PW两种SOIC封装〕，
DATA在时钟CLK的下降沿送入TLC5620输入存放器，在 完成一切的数据输入后，经过LOAD的一个低脉冲再将数 据输出到所选择的输出通道，其时序波形如图5.1.2所示。
第5章 数模与模数转换
DAC的运用
❖ 在LDAC为高电平，LOAD为高电平常，串行输 入数据DATA在时钟CLK的下降沿送入TLC5620 输入存放器，在完成一切的数据输入后，经过 LOAD的一个低脉冲再将数据输出到内部锁存器 中，需求经过LDAC的一个低脉冲将数据输出到 所选择的输出通道，其时序波形如图5.1.3所示。
第5章 数模与模数转换
DAC的运用
❖ 串行输入数据经过两组8个时钟输入的情况： ❖ 第1组8个时钟将A1、A0、RNG输入到
ADDA转换器的工作原理与应用
数字信号编码
采样值被转换成二进制码，以数 字信号形式呈现。
脉冲编码调制
ADDA转换器使用脉冲编码调制 （PCM）算法将连续信号转换为 离散信号。
ADDA转换器的应用领域
1 音频和视频处理
2 仪器测量
3 通信和网络
ADDA转换器在音频和视频 处理中广泛使用，能够将 模拟音频和视频信号转换 成数字信号进行处理。
采样值经过量化电路被转换为数字信号。
转换的数字量级由ADDA转换器的分辨率
决定。
3
编码
采样值被编码成可传输的数字信号，通 常使用PCM编码。
实例：ADDA转换器在音频处理中的应用
音频混合器
ADDA转换器在音频混合器中的应 用，可将多个模拟音频信号混合 成数字信号，进行精准的音频处 理。
音频录音机
ADDA转换器在音频录音机中的应 用，可将模拟音频转换为数字信 号来进行录音和存储，从而实现 数字化的音频记录。
ADDA转换器在实验室和工 业测量中也非常常见，可 用于将模拟传感器信号转 换为数字信号来进行数据 采集、分析和控制。
ADDA转换器在数字通信和 网络中也扮演着重要角色， 能够将信号从模拟转换为 数字信号来进行数据传输。
ADDA转换器的优势
高准确度
ADDA转换器能够以非常高的精 度进行信号转换和编码，从而 提供更为准确和可靠的数字信 号。
2 提高信号质量
ADDA转换器还可以降噪、滤波和增强信号。这可以帮助改善音频和视频的质量，提高通 信和控制系统的性能。
3 方便数字信号处理
数字信号可以方便地进行处理、存储和传输。因此，在许多应用中，使用ADDA转换器可 以提高系统的灵活性和可操作性。
ADDA转换器的原理
51单片机AD,DA模块寄存器及原理介绍
STC15系列单片机内部AD/DA模块介绍时间:2015/04/13 22:00为什么要用AD和DA：模拟信号只有通过A/D转化为数字信号后才能用软件进行处理，这一切都是通过A/D转换器（ADC）来实现的。
与模数转换相对应的是数模转换，数模转换是模数转换的逆过程。
数模转换（D/A）：将数字量转换为模拟电量(电压或电流)，使输出的模拟电量与输入的数字量成正比。
(1) 转换速度转换速度是指完成一次D/A转换所用的时间。
转换时间越长，转换速度就越低。
(2) 分辨率D/A转换器的分辨力用可用输入的二进制数码的位数来表示。
位数越多，则分辨力也就越高。
常用的有8位、10位、12位、16位、24位、32位等。
(3) 转换精度转换精度定义为实际输出与期望输出之比。
以全程的百分比或最大输出电压的百分比表示。
理论上D/A转换器的最大误差为最低位的1/2，10位D/A转换器的分辨率为1/210，约为0.1%，它的精度为0.05%。
如10位D/A转换器的满程输出为10V，则它的最大输出误差为10V×0.0005=5mV。
模数转换（A/D）：将时间连续、幅值也连续的模拟信号转换为时间离散、幅值也离散的数字信号分辨率：采样值的位数的选取需要满足一定的动态范围及数字部分处理精度的要求，一般分辨率80dB的动态范围要求下不能低于12位。
转换速率：完成一次由模拟转换成数字所需时间的倒数。
采样时间：两次转换之间的间隔。
采样速率要小于等于转换速率，但很多情况下采样速率不能太低。
转换精度：指转换后所得二进制数的位数。
相关寄存器详细信息请参见以下介绍实际应用请配合开发板原理图及相关例程。
谢谢！由于水平有限，文档难免有误，还请指教以上资料部分来自于官方数据手册及百度网，仅做整理，特此声明！。
ADDA转换器原理及控制电路设计
ADDA转换器原理及控制电路设计ADDA（模拟数字转换器）是将模拟信号转换为数字信号的电子装置。
它的原理是通过采样和量化的过程将连续的模拟信号转换成为离散的数字信号，然后通过编码将数字信号转换成为二进制形式。
1.采样：采样是指将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。
采样是通过在一段时间内定期测量或记录模拟信号的幅度来完成的。
采样的频率越高，采样的精度就越高。
2.量化：量化是将采样得到的离散的模拟信号转换成为离散的数字信号。
量化是将连续的模拟信号提取出一系列的等级或值的过程。
量化的精度决定了数字信号的分辨率。
1.采样率控制：采样率控制的电路设计需要能够在给定的时间间隔内定期进行采样。
可以通过设置计时器和触发器来实现定期采样。
2.模拟信号调理：模拟信号调理的电路设计需要将输入的模拟信号进行放大、滤波、去抖动等处理，以确保信号精度和稳定性。
3.量化精度控制：量化精度控制的电路设计需要根据应用需求选择适当的ADC（模拟数字转换器）芯片。
ADC芯片通常有不同的分辨率选项，根据需求选择合适的分辨率以达到最佳的量化精度。
4.数字信号处理：数字信号处理的电路设计需要将量化后的数字信号进行编码和处理。
编码可以采用不同的编码方式，如二进制码、格雷码等。
数字信号处理可以包括数字滤波、数据压缩、数据存储等功能。
5.输出接口设计：输出接口设计需要将数字信号转换为模拟信号或其他形式的输出。
根据具体应用需求，可以采用DAC（数字模拟转换器）芯片将数字信号转换为模拟信号，或者通过串口、并口等接口输出。
总结起来，ADDA转换器的原理是通过采样和量化将模拟信号转换为数字信号，控制电路设计需要考虑采样率控制、模拟信号调理、量化精度控制、数字信号处理和输出接口设计等方面。
这些方面的设计需要综合考虑应用需求、硬件设备和芯片选型等因素，以实现高精度、高速率的ADDA转换器。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
为了使用计算机对模拟量进行采集、加工和输出 ，需要把模拟量转换成便于数字计算机存储和加 工的数字量（A/D转换，ADC），或者把数字 量转换成模拟量(D/A转换，DAC)。 D/A与A/D转换是计算机用于多媒体、工业控 制等领域的一项重要技术。
模拟量输入输出通道示意图
温度 工 业 生 产 过 程 模拟量 放大 驱动 D /A 转换 锁 存 器 流量 变送 器 传感 器 电压 量 信号 处理 控制 I /O 数 字 量 接口 信号 处理 多 路 开 关 采 样 保 持 器 A /D 转 换器 数 字 量 微 机 系 统
执行输入指令（读ADC0809数据端口）； 该指令经地址译码电路产生OE信号， 0809内三态缓冲器被打开， 转换结果通过数据总线进入CPU。
（4） CPU在查询式I/O程序或中断服务程序中：
ADC0809与系统有三种常见的连接方法：
（1） 占用三个I/O端口：
端口1用来向0809输出模拟通道号并锁存； 端口2用于启动转换； 端口3读取转换后的数据结果。 （2） 占用二个I/O端口：
0 1Δ 000 2Δ 001 3Δ 4Δ 5Δ 100 6Δ 101 7Δ 110 待转换模拟量 转换后数字量
010 011
量 化 区 间 V (t) 111 110 101 100 011 010 001 000 t0 t1
010
t2
t3
t4
t5
t6
100
t7
011
t8
010
t9
001
t
101 110 111 111 110
A/D转换器的主要技术指标
分辨率
分辨率反映A/D转换器对输入微小变 化的响应能力，用数字量最低位（LSB） 所对应的模拟输入电平值(Δ)表示。 分辨率直接与转换器的位数有关，也可 以用数字量的位数来表示分辨率。 注意：分辨率与精度是两个不同的概念。 分辨率高的转换器，精度不一定高。
精度 绝对误差 绝对误差等于实际转换结果与理论转换结果之差。 可以用数字量的最小有效位（LSB）的分数值表 示。 例如: ±1LSB，±1/2 LSB，±1/4 LSB等 相对误差 相对误差是指数字量所对应的模拟输入量的实际 值与 理论值之差，用模拟电压满量程的百分比表示。 例：10位A/D芯片，输入满量程10V， 绝对精度 ±1/2LSB （△＝9.77mV） 绝对精度为：1/2△（＝4.88mV） 相对精度为：4.88mV/10V＝0.048％。
0
1 8
2 8
3 8
4 8
5 8
6 8
7 8
(a ) 转 换 曲 线 1 ， 量 化 误 差 1L SB
(b )理 想 转 换 曲 线 ， 量 化 误 差 : ± (1 /2 )L S B
编码
量化得到的数值通常用二进制表示。 对有正负极性（双极性）的模拟量一般采用偏移 码表示。 例如，8位二进制偏移码10000000代表数 值0， 00000000代表负电压满量程， 11111111代表正电压满量程 （数值为负时符号位为0，为正时符号位为1） 。
U A UE UR 2 UR
1
d3
UR 2
3
2
d2
UR 2
3
d1
1
UR 2
4
d0
0
等效电阻为 R
2
4
(d 3 2 d 2 2 d1 2 d 0 2 )
2
等效电路如右图
A
R
UE
RF
A
输出电压 RF Uο UE 3R
RFU R 3R 2
A/D工作原理
A/D是将模拟量转换成数字量 的器件。 模拟量可以是电压、电流 等电信号，也可以是声、光、 压力、湿度、温度等随时间连 续变化的非电的物理量。非电 的模拟量可通过合适的传感器 （如光电传感器、压力传感器、 温度传感器）转换成电信号。
模拟量到数字量转换过程图
采样过程图
离散系统或采样数据系统 把连续变化的量变成离 散量后再进行处理的计算机控制 系统。 离散系统的采样形式 有周期采样、多阶采样和随机采样。应用最多的是周期 采样。
锁 存 缓 存 器
逐次逼近式的A/D转换器的特点
转换速度较快，转换时间在1～100μs以内， 分辨率可达18位，适用于高精度、高频信号 的A/D转换； 转换时间固定，不随输入信号的大小而变化；
抗干扰能力较双积分型弱。采样时，干扰信号会造 成较大的误差，需要采取适当的滤波措施。
双积分式A/D转换原理
量程
典型A/D转换芯片：AD0809
逐次逼近型8位A/D转换芯片；
片内有8路模拟开关，可以同时连接8路模拟量； 单极性，量程为0～5V； 典型的转换速度 100μs； 片内有三态输出缓冲器，可直接与CPU总线连接；
有较高的性能价格比，适用于对精度和采样速度要 求不高的场合或一般的工业控制领域。
转换时间
完成一次A/D转换所需要的时间。 （发出转换命令信号到转换结束的时 间） 转换时间的倒数称为转换速率。 例：AD574的转换时间25μs， 转换速率为40KHz（=1/25 μs ）
被转换的模拟输入电压范围， 分单极性、双极性两种类型。 单极性常见量程为 0～5V， 0～10V，0～20V； 双极性量程常为－5V～＋5V， －10V～+10V。
4
开路电压
3
UR 2
d0
UA
UR 2
4
d0
UR 2
d1 U A
UR 2
3
d1
同理：对应二进制数 为0100时，有
开路电压 UA UR 2
2
同理：对应二进制数 为1000时，有
开路电压 UA UR 2
1
d2
d3
T型网络开路时的输出电压UA，即等效电源电压UE 。
模拟输入 开关
V IN
积分器 基准电源
比较器 斜率固定
时钟 转换开始
控制逻辑 转换结束
计数器 数字量输出
T1 T2
固定积分时间 T1 和 T2 正 比 于 输 入 电 压
D n -1 ～ D 0
( a ) 电路组成框图
( b ) 双积分原理
图 2 1 0 双 积 分 式 A /D 转 换 原 理 图
对应二进制数为0001时， 0 1
R R 2 R 2R 2R 2R 2R
3
A
2R
等效电路如右下图 A
R
UR
0 R
UR 2
1
R 2 2R R 2R
4
d0
3
A
开路电压
2R
R
UA
UR 2
4
d0
对应二进制数为0001时， 等效电路如下 A
R
同理：对应二进制数 为0010时，有 A
R
开路电压
4
2R
R +
- + A
+
+
UO
–
周期采样 以相同的时间间隔进行采样，即把一个连续变化的模拟 信号y(t)，按一定的时间间隔T 转变为在瞬时0，T，2T ，…的一连串脉冲序列信号 y*(t)
采样定理
采样频率越高，采样信号 y*(t)越接近原信号y(t)，但 若采样频率过高，在实时控制系统中将会把许多宝贵的 时间用在采样上，从而失去了实时控制的机会。
START
CLK
IN 7
8路 模拟 开关
控制与时序
EOC D7 三态 输出 锁存
SAR
IN 0
数 字 量
树状开关
缓冲 器 D0
电阻网络
V C C G N D R E F (+ )
R E F (-) O E AD0809内部结构图
基准电压输入VREF(+)和VREF(－)
VFC式A/D转换原理
∑-△型模数转换器
（设输入模拟量Vin=1/4VREF）
+ (5 /4 )V R E F -(3 /4 )V R E F B
V IN
积分器
CLK B
A C
+
Σ D 1位 DAC
A
∫
+V REF
+
1位 比 较 器 1位 数 据 流
C
0
1
1
0
1
1
0
1
= 5 /8 +V REF -V R E F
IN3 IN4 IN5 IN6
1 2
3
28
27 26 25 24 23 22 21
IN2 IN1 IN0
4
5 6 7
ADDA
ADDB ADDC ALE D7
ADC 0809 管脚分布图
IN7 START EOC D3 OE CLOCK UCC REF (+) GND D1
8 9
10 11 12 13 14
地址译码
A1 A0
A1 A0
例题一
用单片机控制ADC0804进行模数 转换，当拧动实验板上A/D旁边的 电位器Re2时，在数码管的前三位 以十进制方式动态显示出A/D转换 后的数字量（8位A/D转换后数值 在0~255变化）
D/A工作原理
将数字量转换成 模拟量，就必 须将每一位代 码按其“权” 转换成相应的 模拟量，然后 再将代表各位 的模拟量相加
20 19
18 17 16 15
D6
D5 D4 D0 REF(-) D2
ADC0809的工作过程
（1）ALE信号锁存地址信号ADDA~ADDC。对应的模 拟信号进入0809 （2） START脉冲启动A/D转换 （3） 转换完成后，转换结束信号EOC变为高电平：
模拟量输入输出通道示意图
温度 工 业 生 产 过 程 模拟量 放大 驱动 D /A 转换 锁 存 器 流量 变送 器 传感 器 电压 量 信号 处理 控制 I /O 数 字 量 接口 信号 处理 多 路 开 关 采 样 保 持 器 A /D 转 换器 数 字 量 微 机 系 统
执行输入指令（读ADC0809数据端口）； 该指令经地址译码电路产生OE信号， 0809内三态缓冲器被打开， 转换结果通过数据总线进入CPU。
（4） CPU在查询式I/O程序或中断服务程序中：
ADC0809与系统有三种常见的连接方法：
（1） 占用三个I/O端口：
端口1用来向0809输出模拟通道号并锁存； 端口2用于启动转换； 端口3读取转换后的数据结果。 （2） 占用二个I/O端口：
0 1Δ 000 2Δ 001 3Δ 4Δ 5Δ 100 6Δ 101 7Δ 110 待转换模拟量 转换后数字量
010 011
量 化 区 间 V (t) 111 110 101 100 011 010 001 000 t0 t1
010
t2
t3
t4
t5
t6
100
t7
011
t8
010
t9
001
t
101 110 111 111 110
A/D转换器的主要技术指标
分辨率
分辨率反映A/D转换器对输入微小变 化的响应能力，用数字量最低位（LSB） 所对应的模拟输入电平值(Δ)表示。 分辨率直接与转换器的位数有关，也可 以用数字量的位数来表示分辨率。 注意：分辨率与精度是两个不同的概念。 分辨率高的转换器，精度不一定高。
精度 绝对误差 绝对误差等于实际转换结果与理论转换结果之差。 可以用数字量的最小有效位（LSB）的分数值表 示。 例如: ±1LSB，±1/2 LSB，±1/4 LSB等 相对误差 相对误差是指数字量所对应的模拟输入量的实际 值与 理论值之差，用模拟电压满量程的百分比表示。 例：10位A/D芯片，输入满量程10V， 绝对精度 ±1/2LSB （△＝9.77mV） 绝对精度为：1/2△（＝4.88mV） 相对精度为：4.88mV/10V＝0.048％。
0
1 8
2 8
3 8
4 8
5 8
6 8
7 8
(a ) 转 换 曲 线 1 ， 量 化 误 差 1L SB
(b )理 想 转 换 曲 线 ， 量 化 误 差 : ± (1 /2 )L S B
编码
量化得到的数值通常用二进制表示。 对有正负极性（双极性）的模拟量一般采用偏移 码表示。 例如，8位二进制偏移码10000000代表数 值0， 00000000代表负电压满量程， 11111111代表正电压满量程 （数值为负时符号位为0，为正时符号位为1） 。
U A UE UR 2 UR
1
d3
UR 2
3
2
d2
UR 2
3
d1
1
UR 2
4
d0
0
等效电阻为 R
2
4
(d 3 2 d 2 2 d1 2 d 0 2 )
2
等效电路如右图
A
R
UE
RF
A
输出电压 RF Uο UE 3R
RFU R 3R 2
A/D工作原理
A/D是将模拟量转换成数字量 的器件。 模拟量可以是电压、电流 等电信号，也可以是声、光、 压力、湿度、温度等随时间连 续变化的非电的物理量。非电 的模拟量可通过合适的传感器 （如光电传感器、压力传感器、 温度传感器）转换成电信号。
模拟量到数字量转换过程图
采样过程图
离散系统或采样数据系统 把连续变化的量变成离 散量后再进行处理的计算机控制 系统。 离散系统的采样形式 有周期采样、多阶采样和随机采样。应用最多的是周期 采样。
锁 存 缓 存 器
逐次逼近式的A/D转换器的特点
转换速度较快，转换时间在1～100μs以内， 分辨率可达18位，适用于高精度、高频信号 的A/D转换； 转换时间固定，不随输入信号的大小而变化；
抗干扰能力较双积分型弱。采样时，干扰信号会造 成较大的误差，需要采取适当的滤波措施。
双积分式A/D转换原理
量程
典型A/D转换芯片：AD0809
逐次逼近型8位A/D转换芯片；
片内有8路模拟开关，可以同时连接8路模拟量； 单极性，量程为0～5V； 典型的转换速度 100μs； 片内有三态输出缓冲器，可直接与CPU总线连接；
有较高的性能价格比，适用于对精度和采样速度要 求不高的场合或一般的工业控制领域。
转换时间
完成一次A/D转换所需要的时间。 （发出转换命令信号到转换结束的时 间） 转换时间的倒数称为转换速率。 例：AD574的转换时间25μs， 转换速率为40KHz（=1/25 μs ）
被转换的模拟输入电压范围， 分单极性、双极性两种类型。 单极性常见量程为 0～5V， 0～10V，0～20V； 双极性量程常为－5V～＋5V， －10V～+10V。
4
开路电压
3
UR 2
d0
UA
UR 2
4
d0
UR 2
d1 U A
UR 2
3
d1
同理：对应二进制数 为0100时，有
开路电压 UA UR 2
2
同理：对应二进制数 为1000时，有
开路电压 UA UR 2
1
d2
d3
T型网络开路时的输出电压UA，即等效电源电压UE 。
模拟输入 开关
V IN
积分器 基准电源
比较器 斜率固定
时钟 转换开始
控制逻辑 转换结束
计数器 数字量输出
T1 T2
固定积分时间 T1 和 T2 正 比 于 输 入 电 压
D n -1 ～ D 0
( a ) 电路组成框图
( b ) 双积分原理
图 2 1 0 双 积 分 式 A /D 转 换 原 理 图
对应二进制数为0001时， 0 1
R R 2 R 2R 2R 2R 2R
3
A
2R
等效电路如右下图 A
R
UR
0 R
UR 2
1
R 2 2R R 2R
4
d0
3
A
开路电压
2R
R
UA
UR 2
4
d0
对应二进制数为0001时， 等效电路如下 A
R
同理：对应二进制数 为0010时，有 A
R
开路电压
4
2R
R +
- + A
+
+
UO
–
周期采样 以相同的时间间隔进行采样，即把一个连续变化的模拟 信号y(t)，按一定的时间间隔T 转变为在瞬时0，T，2T ，…的一连串脉冲序列信号 y*(t)
采样定理
采样频率越高，采样信号 y*(t)越接近原信号y(t)，但 若采样频率过高，在实时控制系统中将会把许多宝贵的 时间用在采样上，从而失去了实时控制的机会。
START
CLK
IN 7
8路 模拟 开关
控制与时序
EOC D7 三态 输出 锁存
SAR
IN 0
数 字 量
树状开关
缓冲 器 D0
电阻网络
V C C G N D R E F (+ )
R E F (-) O E AD0809内部结构图
基准电压输入VREF(+)和VREF(－)
VFC式A/D转换原理
∑-△型模数转换器
（设输入模拟量Vin=1/4VREF）
+ (5 /4 )V R E F -(3 /4 )V R E F B
V IN
积分器
CLK B
A C
+
Σ D 1位 DAC
A
∫
+V REF
+
1位 比 较 器 1位 数 据 流
C
0
1
1
0
1
1
0
1
= 5 /8 +V REF -V R E F
IN3 IN4 IN5 IN6
1 2
3
28
27 26 25 24 23 22 21
IN2 IN1 IN0
4
5 6 7
ADDA
ADDB ADDC ALE D7
ADC 0809 管脚分布图
IN7 START EOC D3 OE CLOCK UCC REF (+) GND D1
8 9
10 11 12 13 14
地址译码
A1 A0
A1 A0
例题一
用单片机控制ADC0804进行模数 转换，当拧动实验板上A/D旁边的 电位器Re2时，在数码管的前三位 以十进制方式动态显示出A/D转换 后的数字量（8位A/D转换后数值 在0~255变化）
D/A工作原理
将数字量转换成 模拟量，就必 须将每一位代 码按其“权” 转换成相应的 模拟量，然后 再将代表各位 的模拟量相加
20 19
18 17 16 15
D6
D5 D4 D0 REF(-) D2
ADC0809的工作过程
（1）ALE信号锁存地址信号ADDA~ADDC。对应的模 拟信号进入0809 （2） START脉冲启动A/D转换 （3） 转换完成后，转换结束信号EOC变为高电平：