D-A与A-D转换
双积分型ADC
双积分型ADC姓名：范雄飞一．原理图双积分型ADC属于间接ADC，其基本原理是先把输入模拟信号转换成与之成正比的时间间隔，然后在这个时间间隔内利用计数器对固定频率的计数脉冲进行计数，计数器的计数值就是A/D转换后输出的数字量，它与输入模拟信号成正比。
双积分型ADC的原理框图如图11.10所示，它包含积分器、比较器、计数器和时钟控制门等几部分。
双积分型ADC的工作过程如下：转换开始前，转换控制信号uL=0，将各触发器清零，同时控制开关S2闭合，使积分电容C完全放电，积分器输出uO=0。
当uL=1时开始转换，转换过程分为两次积分：计数器记录的脉冲数N就是A/D转换后输出的数字量，由上式可知，它与输入模拟信号成正比。
双积分型ADC的工作波形如图所示。
双积分型ADC的转换速度低，但工作性能比较稳定，转换结果与R、C等参数无关，具有较强的抗干扰能力，广泛用于低速高精度要求的数字式仪表（如数字电压表）中。
二．转换精度单片集成A/D转换器的转换精度是用分辨率和转换误差来描述的。
1. 分辨率A/D转换器的分辨率以输出二进制（或十进制）数的位数来表示。
它说明A/D转换器对输入信号的分辨能力。
从理论上讲，n位输出的A/D转换器能区分2n个不同等级的输入模拟电压，能区分输入电压的最小值为满量程输入的1/2n。
在最大输入电压一定时，输出位数愈多，分辨率愈高。
例如A/D转换器输出为8位二进制数，输入信号最大值为5V,那么这个转换器应能区分出输入信号的最小电压为9.53mV。
2. 转换误差转换误差通常是以输出误差的最大值形式给出。
它表示A/D转换器实际输出的数字量和理论上的输出数字量之间的差别。
常用最低有效位的倍数表示。
例如给出相对误差≤±LSB/2，这就表明实际输出的数字量和理论上应得到的输出数字量之间的误差小于最低位的半个字。
三． 5G14433A/D 转换器的特性及结构5G14433是上海元件五厂生产的三位半ADC ，它是一种双积分型ADC ，具有精度高(精度相当于11位二进制ADC)、抗干扰性能好等优点。
单片机A D、D A转换实验
单片机A/D、D/A转换实验硬件实验十三D/A转换实验51/96/88一、实验要求利用DAC0832编制程序产生锯齿波、三角波、正弦波。
三种波轮流显示用示波器观看。
二、实验目的1、了解D/A转换的基本原理。
2、了解D/A转换芯片0832的性能及编程方法。
3、了解单片机系统中扩展D/A转换的基本方法。
三、实验电路及连线用示波器探头接触输出观察显示波形。
四、实验说明1、D/A转换是把数字量转换成模拟量的变换实验台上D/A电路输出的是模拟电压信号。
要实现实验要求比较简单的方法是产生三个波形的表格然后通过查表来实现波形显示。
2、产生锯齿波和三角波的表格只需由数字量的增减来控制同时要注意三角波要分段来产生。
要产生正弦波较简单的方法是造一张正弦数字量表。
即查函数表得到的值转换成十六进制数填表。
D/A转换取值范围为一个周期采样点越多精度越高些。
本例采用的采样点为256点/周期。
3、8位D/A转换器的输入数据与输出电压的关系为U0∽-5VUref/256×N U-5V∽5V2·Uref/256×N-5V 这里Uref为5V 五、实验框图否是开始置计数器初值查表读波形数据启动D/A 改变计数器及表指针转换完毕H13.asm CS0832 equ 0a000h mov dptr CS0832 mov a 0 movx dptr a mov a 40h movx dptr a mov a 80h movx dptr a mov a 0c0h movx dptr a mov a 0ffh movx dptr a ljmp end 硬件实验十四A/D转换实验51/96/88一、实验要求利用实验板上的ADC0809做A/D转换器实验板上的电位器提供模拟量输入编制程序将模拟量转换成二进制数字量用8255的PA口输出到发光二极管显示。
二、实验目的1、掌握A/D转换与单片机的接口方法。
2、了解A/D芯片ADC0809转换性能及编程。
D-A转换器的性能指标
D/A转换器的性能指标由电阻网络所构造的D/A转换器是提供电流的器件。
如果要把电流转换为电压还要增加运放电路。
因此，D/A转换器分为电流输出型与电压输出型。
D/A转换器的输出不仅与输入的二进制代码有关，而且运放电路的形式、反馈电阻和参考电压有关，可以分为单极性输出和双极性输出两种。
运放电路的参数还决定了D/A转换器的输出满量程范围。
为了便于与计算机的连接，D/A转换器通常都带有数据锁存器，但也有一些不带数据锁存器，使用时要加以区别。
D/A转换器从输入二进制数据到转换成模拟电压量输出的过程需要经历一定的时间，这就是D/A转换时间。
根据转换时间的大小，可以将D/A转换器分为低速型、中速型和高速型。
高速型D/A转换器的转换时间小于1<?XML:NAMESPACE PREFIX = V /> <?XML:NAMESPACE PREFIX = O /> s，低速型的转换时间大于100 s，居中的则属于中速型。
D/A转换器的性能指标主要有以下几个。
1．分辨率这是D/A转换器最重要的性能指标。
它用来表示D/A转换器输出模拟量的分辨能力，通常用最小非零输出电压与最大的输出电压的比值来表示。
例如，对于10位D/A转换器，其最小非零输出电压为Vref /（210－1），最大输出电压为1×Vref，则分辨为分辨率越高，进行转换时对应数字输入信号最低位的模拟信号模拟量变化就越小，也就越灵敏。
分辨率与D/A转换器的位数有着直接的关系，因此，有时也用有效输入数字信号的位数来表示分辨率。
例如，单片集成D/A转换器AD7541的分辨率为12位，单片集成D/A转换器DAC0832的分辨率为8位等。
2．线性度通常用非线性误差的大小表示D/A转换器的线性度。
并且把理想的输入/输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分数，定义为非线性误差。
例如，单片集成D/A转换器AD7541的线性度（非线性误差）为0.02%FSR (Full Scale Range)。
杭电微机原理AD转换DA转换实验实验报告
微型计算机原理与接口技术实验报告班级：学号：姓名：指导老师：朱亚萍实验名称： A/D转换实验D/A转换实验（一）D/A转换实验（二）实验一A/D转换实验一、实验目的了解模/数转换基本原理，掌握ADC0809的使用方法。
二、实验内容利用实验系统上电位器提供的可调电压作为0809模拟信号的输入，编制程序，将模拟量转换为数字量，通过数码管显示出来。
三、实验接线图图 1-1四、编程指南1. ADC0809的START端为A/D转换启动信号，ALE端为通道选择地址的锁存信号，实验电路中将其相连，以便同时锁存通道地址并开始A/D采样转换，其输入控制信号为CS和WR，故启动A/D转换只须如下两条指令：MOV DX, ADPORT OUT DX, AL ;ADC0809端口地址;发CS和WR信号并送通道地址2.用延时方式等待A/D转换结果，使用下述指令读取A/D转换结果：MOV DX, ADPORTIN AL, DX;ADC0809端口地址五、实验程序框图图 1-2六、实验步骤1.断电连接导线, 将0809 CS4插孔连到译码输出FF80H插孔，将通道0模拟量输入端IN0连电位器W1的中心插头AOUT1(0－5V)插孔,8MHZ→T；2. 在PC机和实验系统联机状态下，新建实验程序，编辑完成后进行保存（保存后缀为.asm文件）；3. 编译下载；4. 全速运行，运行程序；5. 按RST键退出。
七、实验程序DATA SEGMENTBUF DB 6 DUP(0)DATA1: DB0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,DB 92h,82h,0f8h,80h,90h,DB88h,83h,0c6h,0a1h,86h,DB8eh,0ffh,0ch,89h,0deh,DB0c7h,8ch,0f3h,0bfh,8fhDATA ENDSCODE SEGMENTASSUME CS: CODE,DS: DATAADC EQU 0FF80H; ADC0809端口地址PA EQU 0FF20HPB EQU 0FF21HPC EQU 0FF22H MAIN PROC FAR START: MOV AX, DATA MOV DS, AXMOV ES, AX ADC_S:MOV AX, 00HMOV DX, ADCOUT DX, ALMOV CX, 0500H DELAY:LOOP DELAYMOV DX, ADPORT IN AL, DXCALL CONVERS CALL DISPJMP ADC_S MAIN ENDPCONVERS PROC NEARMOV AH, AL3.循环不断采样A/D转换的结果，边采样边显示A/D转换后的数字量。
邵氏硬度及其A与D转换表
邵氏硬度及其A与D转换表硬度是物质受压变形程度或抗刺穿能力的一种物理度量方式。
硬度可分相对硬度和绝对硬度。
绝对硬度一般在科学界使用，生产实践中很少用到。
我们通常使用硬度体系为相对的硬度，常用有以下几种标示方法：肖氏（也叫邵氏，邵尔，英文SHORE)、洛氏、布氏三种。
邵氏一般用于橡胶类材料上。
邵氏硬度的测试方法：用邵氏硬度计插入被测材料，表盘上的指针通过弹簧与一个刺针相连，用针刺入被测物表面，表盘上所显示的数值即为硬度值。
洛氏硬度的测试方法：用试验钢球能在被测物上砸上痕迹时硬度计表盘上所显示的数值即为硬度值。
洛氏硬度约是布氏硬度的十倍，两者一般用于金属材料上。
因测试方法不同邵氏硬度与洛氏硬度、布氏硬度没有换算方式，但用洛氏硬度计测过硬橡胶，当时数据是：邵氏硬度90 洛氏硬度27 。
邵氏硬度是指用邵氏硬度计测出的值的读数，它的单位是“度”，其描述方法分A、D两种，分别代表不同的硬度范围，90度以下的用邵氏A硬度计测试，并得出数据，90度及以上的用邵氏D硬度计测试并得出数据，所以，一般来讲对于一个橡胶或塑料制品，在测试的时候，测试人员能根据经验进行测试前的预判，从而决定用邵氏A硬度计还是用邵氏D硬度计来进行测试。
一般手感弹性比较大或者说偏软的制品，测试人员可以直接判断用邵氏A硬度计测试，如：文具类胶水瓶，TPU TPR 塑料膜袋等制品。
而手感基本没什么弹性或者说偏硬的就可以用邵氏D 硬度计进行测试，如：PC ABS PP 等制品。
如果度数是邵氏Axx，说明硬度相对不高，如果是邵氏Dxx说明其硬度相对较高。
补充:邵氏的单位不够全面:1.A型的单位表达是:HA2.D型单位表达就是:HD邵氏A、C、D硬度对照表邵氏硬度 D邵氏硬度 C邵氏硬度 A聚合物种类90硬塑868380中等硬度塑胶7774 70 65 95 60 9398 软塑 55 8996 50 8094 42 7090 38 6586 橡胶 35 5785 30 5080 25 4375 20 3670 15 2760 12 2150 10 1840 8 1530 6.5 1120 4 8 10。
A-D转换器常见问题
A/D 转换器常见问题
A/D 转换器常见问题
1. A/D 转换器的参考电压
A/D 转换器的参考电压值是该A/D 转换器最大转换电压值，参考电压不得大于器件的电源电压。
一般Vref-接模拟地，Vref+接参考电压。
(如用内置参考电压该脚悬空)
2. 转换大于参考电压信号的方法
转换大于参考电压信号的通常方法是将信号衰减，将信号的最大值衰减至A/D 的参考电压值，转换后的数值乘于衰减倍数就等于实际的信号值。
实际运用中还要考虑电路的其它因数，加上一些修正值。
3. 转换负电压的方法
转换负电压通常将信号电压用运算放大器反相，使其变为正电压后再送
A/D 的输入端。
4. 转换正负电压的方法
转换正负电压有多种方法，常用的方法是将信号的正负用运算放大器变换。
ADC0809中文资料
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图 11.19 ADC0808/0809 内部结构框图
（1）IN0～IN7——8 路模拟输入，通过 3 根地址译码线 ADDA、ADDB、ADDC 来选通 一路。
（2）D7～D0——A/D 转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器数 据线连接。8 位排列顺序是 D7 为最高位，D0 为最低位。
1
（2）总的不可调误差： ADC0808 为± 2 LSB,ADC 0809 为±1LSB。
（3）转换时间： 取决于芯片时钟频率，如 CLK=500kHz 时，TCONV=128μs。 （4）单一电源： +5V。 （5）模拟输入电压范围： 单极性 0～5V；双极性±5V,±10V(需外加一定电路)。 （6）具有可控三态输出缓存器。 （7）启动转换控制为脉冲式(正脉冲)，上升沿使所有内部寄存器清零，下降沿使 A/D 转换开始。 （8）使用时不需进行零点和满刻度调节。 2) 内部结构和外部引脚 ADC0808/0809 的内部结构和外部引脚分别如图 11.19 和图 11.20 所示。内部各部分的 作用和工作原理在内部结构图中已一目了然，在此就不再赘述，下面仅对各引脚定义分述如 下：
×
无操作
0
×
0
启动一次 12 位转换
0
×
1
启动一次 8 位转换
1
+5V
×
并行读出 12 位
1
DGND
0
读出高 8 位(A 段和 B 段)
1
DGND
1
读出 C 段低 4 位，并自动后跟 4 个 0
（8）AGND——模拟地。 （9）GND——数字地。 （10）Vi(R)——参考电压输入端。 （11）VEE——负电源，可选加-11.4V～-16.5V 之间的电压。 （12）BIP OFF——双极性偏移端，用于极性控制。单极性输入时接模拟地(AGND)， 双极性输入时接 Vo(R)端。 （13）Vi(10)——单极性 0～＋10V 范围输入端，双极性±5V 范围输入端。 （14）Vi(20)——单极性 0～＋20V 范围输入端，双极性±10V 范围输入端。 （15）STS——转换状态输出端，只在转换进行过程中呈现高电平，转换一结束立即返 回到低电平。可用查询方式检测此端电平变化，来判断转换是否结束，也可利用它的负跳变
数模转换和模数转换
Ii 2nU 1 RiR2U n1RR2iDi
运算放大器总的输入电流为
In i 0 1Iin i 0 12 U n 1 R RD i2i2 U n 1 R Rn i 0 1D i2i
运算放大器的输出电压为
URfI2 Rnf U 1R Rn i 01Di2i
若Rf=1/2R，代入ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ式后则得
在目前常见的D/A转换器中，有权电阻网络D/A转换 器，倒梯形电阻网络D/A转换器等。A/D转换器的类型也 有多种，可以分为直接A/D转换器和间接A/D转换器两大 类。在直接A/D转换器中，输入的模拟信号直接被转换成 相应的数字信号；而在间接A/D转换器中，输入的模拟信 号先被转换成某种中间变量（如时间、 频率等），然后 再将中间变量转换为最后的数字量。
它由一个八位输入寄存器、一个八位DAC寄存器和一 个八位D/A转换器三大部分组成，D/A转换器采用了倒T 型R-2R电阻网络。由于DAC0832有两个可以分别控制的 数据寄存器，所以，在使用时有较大的灵活性， 可根据 需要接成不同的工作方式。DAC0832中无运算放大器， 且是电流输出，使用时须外接运算放大器。芯片中已设 置了Rfb，只要将 9 脚接到运算放大器的输出端即可。若 运算放大器增益不够， 还须外加反馈电阻。
图 10-5 漂移误差
3.
从数字信号输入DAC起，到输出电流（或电压）
达到稳态值所需的时间为建立时间。 建立时间的大小
决定了转换速度。目前 10~12
D/A 转换
器（不包括运算放大器）的建立时间可以在 1 微秒以
内。
10.2.4 八位集成DAC0832
图 10-6 集成DAC0832框图与引脚图
10.2.3 D/A转换器的主要技术指标
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I Dn 1 I 2n I 2n
I 2
1
Dn 1
I 2
2
D1
I 2
n 1
D0
I 2n
( Dn 1 2 n 1 Dn 2 2 n 2 D1 21 D0 2 0 ) Di 2 i
i 0 n 1
Digital Electronics Technology
2013-7-13
11.3 A / D转换器
1. A/D转换器的基本原理
由于模拟量时间和（或）数值上是连续的，而数字量在
时间和数值上都是离散的，所以转换时要在时间上对模拟
信号离散化（采样），还要在数值上离散化（量化），一 般步骤为：
采样
U o (T1 ) T1
Ui
2 n TCP
Ui
比较阶段：开关转至-UR后，积分器对基准电压进行负向 积分，积分器输出为：
U o (t ) U o (T1 )
1
t
T1
( U R )dt
2 n TCP
Ui
UR
(t T1 )
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11.3 A / D转换器
• 内部结构图
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11.3 A / D转换器
（3）集成AD7520
1 2 3 4 5 6 7 8 IO1 IO2 GND D0 D1 D2 D3 D4 AD7520 Rf URE F ＋UDD D9 D8 D7 D6 D5 16 15 14 13 12 11 10 9
11.2 D/A转换器
2. 倒T形电阻网络D/A转换器
I
流 入2R支 路 的电流是依2 的倍速递减。
Di=1，Si将电阻接到运放反向输入端
Di=0，Si将电阻接到运放同向输入端
都是虚地，各支路 电流不会变化
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11.2 D/A转换器
方法1：取＝1/8 V，0 1/8 V 的电压以0× 表示，则：
模拟电压 二进制编码 代表的模拟电压电平
可见量化误差最大达=1/8 V。
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11.3 A / D转换器
方法2：取＝2/15 V，0 1/15 V 的电压以0× 表示，则
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11.3 A / D转换器
例如：假设模拟输入UIN=3.8V，UR=8V。当模拟输入 UIN=3.8V加到各级比较器时，由于
7 16 U R 3.5V 9 16 U R 4.5V
因此，比较器的输出C6~C0 为0001111。在时钟脉冲 作用下，比较器的输出存入寄存器，经编码网络输出
11.3 A / D转换器
（2） 量化和编码
量化：
将采样电压转化为数字量最小数量单位的整数倍的过程。 用表示
编码：
将量化结果用代码表示出来。
量化误差：
由于模拟量不一定能被整除。
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11.3 A / D转换器
例如：要将01V的模拟电压转换为三位二进制代码。
运算放大器的输出电压为：
U I R F
IR F 2n
Di 2 i
i 0
n 1
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11.2 D/A转换器
若RF=R，并将I=UR/R代入上式， 则有
U
UR 2
n
D 2
i i 0
n 1
i
数字电子技术 Digital Electronics Technology
第11章 D/A与A/D转换
海南大学《数字电子技术》课程组 教学网址：/szjpkc 讨论空间：/
E-mail: 975885101@
MSB LSB
权电阻 网络
求和放 大器
模拟开关，受Di控 制。 Di =1时，模拟开 关左拨； Di =0时，模 拟开关右拨。
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11.2 D/A转换器
运算放大器总的输入电流为
I I i
i 0 i 0 n 1 n 1
u0
RF U REF 2
n 1
R
D 2
i
i
D 2
i
i
U REF 2
n
D
输出电压正比于输入的数字量D=Dn-1Dn-2 …D1=D0， 从而实现了从数字量到模拟量的转换。
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11.2 D/A转换器
当D=Dn-1…D0=0时, uo =0 当D=Dn-1…D0=11…1时， 最大输出电压：
11.1 概述
3. 分类
网络DAC权电阻
倒梯形电阻网络DAC DAC 权电流型DAC 输入/输 出方式 并行 串行
权电容型DAC
开关树型DAC 直接ADC ADC 间接ADC
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11.2 D/A转换器
1. 权电阻型D/A转换器
11.3 A / D转换器
（3）逐次渐进型A/D转换器
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11.3 A / D转换器
2. 间接A/D转换器
（1）双积分型A/D转换器
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11.3 A / D转换器
A/D转换结果：D2D1D0=100。
优点：转换速度很快。 缺点：电路复杂，转换精度较低。
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11.3 A / D转换器
（2）反馈比较型A/D转换器
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D2 Q3 D1 Q5 Q 3Q1 D0 Q6 Q 5Q 4 Q 3Q 2 Q 1Q0
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11.3 A / D转换器
并联型A/D转换器的转换关系
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11.1 概述
1. 模-数转换
定义：模拟信号到数字信号的转换称为模-数转换，或 称为A/D（Analog to Digital）。
把实现A/D转换的电路称为A/D转换器（Analog Digital Converter ADC）。
2. 数-模转换
定义：模拟信号到数字信号的转换称为模—数转换， 或称为A/D（Analog to Digital）
模拟电压 二进制编码 代表的模拟电压电平
可见量化误差最大达/2=1/15 V。
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11.3 A / D转换器
（3）采样－保持电路
采样输出波形 MOS管，做 模拟开关
保持电容
采样控 制信号 Digital Electronics Technology 2013-7-13
UR 2
n
D
可见，输出模拟电压正比于数字量的输入。
3.八位集成DAC0832
（1）引脚排列图
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11.2 D/A转换器
（2）内部结构图
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11.2 D/A转换器
• 当积分器输出Uo≤0时，比较器输出UC=1；
• 当积分器输出Uo>0时，比较器输出UC=0。
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11.3 A / D转换器
时钟控制门G：
• 当零值比较器输出UC=1 时，G门开，标准时钟脉冲 通过G门加到计数器； • 当零值比较器输出UC=0时，G门关，标准时钟脉冲 不能通过G门加到计数器，计数器停止计数。 计数器：由n+1个触发器构成，Fn-1…F1F0 构成n位二进 制计数器，Fn实现对S的控制。
把实现D/A转换的电路称为D/A转换器（ Digital Analog Converter DAC）。
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11.1 概述
典型数字控制系统框图
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U REF 2 n 1 R
Di 2 i
U REF 2 n 1 R
n 1 i 0
Di 2 i
i 0
n 1
运算放大器的输出电压为
u 0 RF I
n 1 i 0
R F U REF 2 n 1 R U REF 2
n
Di 2 i
n 1 i 0
若RF=1/2R，代入上式后则得
11.3 A / D转换器