ad转换器和da转换器
第九章 AD转换器和DA转换器试题及答案
第九章 A/D 转换器和D/A 转换器一、填空题1.（11-1易）D/A 转换器是把输入的________转换成与之成比例的_________。
2.（11-1中）倒T 形电阻网络D/A 转换器由___________、__________、_________及_____________组成。
3.（11-1易）最小输出电压和最大输出电压之比叫做__________,它取决于D/A 转换器的________。
4.（11-1中）精度指输出模拟电压的_________和_________之差，即最大静态误差。
主要是参考电压偏离__________、运算放大器____________、模拟开关的________、电阻值误差等引起的。
5.（11-1易）D/A 转换器输出方式有____________、__________和__________。
6.（11-2易）采样是将时间上___________（a.连续变化，b.断续变化）的模拟量，转换成时间上_________（a.连续变化，b.断续变化）的模拟量。
7.（11-2）参考答案：1.数字量/数字信号，模拟量/模拟信号2.译码网络，模拟开关，求和放大器，基准电源1. 分辨率 位数2. 实际值 理论值 标准值 零点漂移 压降3. 单极性同相输出 单极性反相输出 双极性输出4. a b二、选择题1.（11-2中）将采样所得的离散信号经低通滤波器恢复成输入的原始信号，要求采样频率s f 和输入信号频谱中的最高信号max i f 的关系是（ ）。
A ．max 2s i f f ≥B ．max s i f f ≥C ．max s i f f =D ． max s i f f <2.（11-2易）下列不属于直接型A/D 转换器的是（ ）。
A ．并行A/D 转换器B ．双积分A/D 转换器C ．计数器A/D 转换器 D ．逐次逼近型A/D 转换器三、判断题（正确打√，错误的打×）1.（11-2易）采样是将时间上断续变化的模拟量，转换成时间上连续变化的模拟量。
AD和DA转换
AD和DA转换在数字系统的应用中，通常要将一些被测量的物理量通过传感器送到数字系统进行加工处理;经过处理获得的输出数据又要送回物理系统，对系统物理量进行调节和控制。
传感器输出的模拟电信号首先要转换成数字信号，数字系统才能对模拟信号进行处理。
这种模拟量到数字量的转换称为模-数(A/D)转换。
处理后获得的数字量有时又需转换成模拟量，这种转换称为数-模(D/A)变换。
A/D变换器简称为ADC和D/A变换器简称为DAC是数字系统和模拟系统的接口电路。
第一节基本概念一、D/A变换D/A变换器一般由变换网络和模拟电子开关组成。
输入n位数字量D(=D…DD)n-110分别控制这些电子开关，通过变换网络产生与数字量各位权对应的模拟量，通过加法电路输出与数字量成比例的模拟量。
(1)变换网络变换网络一般有权电阻变换网络、R-2RT型电阻变换网络和权电流变换网络等几种。
?、权电阻变换网络n-1-i 权电阻变换网络如图8-1所示，每一个电子开关S所接的电阻R等于2R(i=0,n-1)，iin-1即与二进制数的位权相似，R=2R，R=R。
对应二进制位D=1时，电子开关S合上，0n-1iiR上流过的电流 iI=V/R。
iREFin-1令V/2R=I，则有 REFREFi I=2I， iREF即R上流过对应二进位权倍的基准电流，R称为权电阻。
iin-1 权电阻网络中的电阻从R到2R成倍增大，位数越多阻值越大，很难保证精度。
Rf? - … … v I- O n1 + IiI 0+ RRRR R--2 n1 ni 1 0S -S S S -2n1S i0n1V REFDDDD D --n1 n2 I 1 0图8-1 权电阻D/A变换器?、R-2R电阻变换网络R-2R电阻网络中串联臂上的电阻为R，並联臂上的电阻为2R，如图8-2所示。
从每个並联臂2R电阻往后看，电阻都为2R，所以流过每个与电子开关S相连的2R 电阻的电流Iii是前级电流I的一半。
第8章DA与AD转换电路
10 28
7
Di
i0
2i
当输入的数字量在全0和全1之间变化时，输出模拟电压的 变化范围为0～9.96V。
8.3 A/D转换器
一、A/D转换器的基本原理
四个步骤：采样、保持、量化、编码。
模拟电子开关S在采样脉冲CPS的控制下重复接通、断开 的过程。S接通时，ui(t)对C充电，为采样过程；S断开时，C
I0
VREF 8R
I1
VREF 4R
I2
VREF 2R
I3
VREF R
i I0d0 I1d1 I2d2 I3d3
VREF 8R
d0
VREF 4R
d1
VREF 2R
d2
VREF R
d3
VREF 23 R
(d3
23
d2
22
d1
21
d0
20)
uo
RFiF
R i 2
VREF 24
(d3 23
可推得n位倒T形权电流D/A转换器的输出电压
vO
VREF R1
Rf 2n
n1
Di
2i
i0
❖ 该电路特点为，基准电流仅与基准电压VREF和电 阻R1有关，而与BJT、R、2R电阻无关。这样，电 路降低了对BJT参数及R、2R取值的要求，对于集
成化十分有利。
❖ 由于在这种权电流D/A转换器中采用了高速电子 开关，电路还具有较高的转换速度。采用这种权 电流型D/A转换电路生产的单片集成D/A转换器有 AD1408、DAC0806、DAC0808等。这些器件都采用 双极型工艺制作，工作速度较高。
三、D/A转换器的主要技术指标
1.转换精度 D/A转换器的转换精度通常用分辨率和转换误差来描述。 （1）分辨率——D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。 N位D/A转换器的分辨率可表示为 1
《AD及DA转换》课件
《AD及DA转换》PPT课件
本PPT课件将深入介绍AD及DA转换的原理、分类、工作模式，以及采样率、 量化精度等关键概念。我们还会探讨信号处理技术、硬件实现和电路设计等 重要话题。
什么是AD和DA转换
AD（模数）转换将模拟信号转换为数字信号，DA（数模）转换将数字信号转换为模拟信号。这两种转换器 在许多电子系统中起着关键作用。
AD转换器可根据工作原理和特性进行分类，如逐次逼近型、积分型、双斜率 型和ΔΣ型等。每种类型都有其适用的应用场景和性能特点。
DA转换器的分类
DA转换器可以按照数字信号转换为模拟信号的方法进行分类，如加权电阻型、 串行型、并行型和PDM型等。不同类型的转换器适用于不同的应用需求。
AD转换器的工作模式
AD转换的原理和作用
AD转换器使用采样和量化技术将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。它 在信号处理、通信系统和传感器中都有广泛应用。
DA转换的原理和作用
DA转换器将数字信号转换为模拟信号，使其能够在模拟电路中进行进一步处 理和传输。它在音频、视频和通信等领域中扮演着核心角色。
AD转换器的分类
AD和DA转换器的分类及其主要技术指标
AD和DA转换器的分类及其主要技术指标AD和DA转换器（Analog-to-Digital and Digital-to-Analog converters）是电子设备中常用的模数转换器和数模转换器。
AD转换器将连续的模拟信号转换成对应的离散数字信号，而DA转换器则将离散的数字信号转换成相应的连续模拟信号。
本篇文章将介绍AD和DA转换器的分类以及它们的主要技术指标。
一、AD转换器分类AD转换器主要分为以下几个类型：1.逐次逼近型AD转换器（Successive Approximation ADC）逐次逼近型AD转换器是一种常见且常用的AD转换器。
它采用逐渐逼近的方法逐位进行转换。
其基本原理是将模拟输入信号与一个参考电压进行比较，不断调整比较电压的大小，确保比较结果与模拟输入信号的差别小于一个允许误差。
逐次逼近型AD转换器的转换速度相对较快，精度较高。
2.模数积分型AD转换器（Sigma-Delta ADC）模数积分型AD转换器是一种利用高速和低精度的ADC与一个可编程数字滤波器相结合的技术。
它通过对输入信号进行高速取样并进行每个采样周期的累积和平均，降低了后续操作所需的带宽。
模数积分型AD转换器具有较高的分辨率和较好的线性度，适用于高精度应用。
3.并行型AD转换器（Parallel ADC）并行型AD转换器是一种通过多个比较器并行操作的AD转换器。
它的转换速度较快，但其实现成本相对较高。
并行型AD转换器适用于高速数据采集和信号处理。
4.逐渐逼近型AD转换器（Ramp ADC）逐渐逼近型AD转换器是一种通过线性递增电压与输入信号进行比较的转换器。
它利用逐渐逼近的方法寻找与输入信号最接近的电压值，然后以此电压值对应的时间来估计输入信号的值。
逐渐逼近型AD转换器转换速度较慢，但精度较高。
5.其他类型AD转换器除了上述几种常见的AD转换器类型外，还有其他一些特殊的AD转换器类型，如比例调制型AD转换器、索耳转换器等。
第七章 AD 与 DA转换器
中北大学电子信息工程系
第七章 A/D 与 D/A转换器(A/D and D/A converter)
数 字 电 子 技 术
输入数字量位数越多，分辨率越高。所以，在实 际应用中，常用字量的位数表示D/A转换器的分辨率。 此外，也可用D/A转换器的最小输出电压与最大输出电 压之比来表示分辨率，N位D/A转换器的分辨率可表示 为 1/（2n-1）。 例如，n=10的D/A转换器的分辨率为 1/1023=0.000987 若Um=5V，则ULSB=5* 0.000987 =5mV。 分辨率还可以直接用输入数字量的位数来表示。
依次类推，这种方法产生的最大量化误差为 /2。
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第七章 A/D 与 D/A转换器(A/D and D/A converter)
数 字 电 子 技 术 A/D转换器
中北大学电子信息工程系
第七章 A/D 与 D/A转换器(A/D and D/A converter)
数 字 电 子 技 术
2.转换速度 （1）建立时间（tset ）——当输入的数字量发生 变化时，输出电压变化到相应稳定电压值所需时 间。最短可达0.1μS。 （2）转换速率（SR）——在大信号工作状态下 模拟电压的变化率。 3. 温度系数——在输入不变的情况下，输出模 拟电压随温度变化产生的变化量。一般用满刻 度输出条件下温度每升高1℃，输出电压变化的 百分数作为温度系数。
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第七章 A/D 与 D/A转换器(A/D and D/A converter)
2.集成D/A转换器
数 字 电 子 技 术 以国产5G7520为例，n=10。采用倒T型电阻译码网 络和CMOS模拟电子开关。反馈电阻RF=10K已集成在片 内，求和运算放大器A，基准电源（-10V—+10V）及模 拟开关的电源（+5V—+15V）均需外接。
电路中的AD转换与DA转换
电路中的AD转换与DA转换在当今信息时代，电子设备已经渗透到我们生活的方方面面。
而这些电子设备的运作离不开AD转换（模数转换）和DA转换（数模转换）这两个关键环节。
本文将介绍AD转换和DA转换的原理、应用以及相关技术发展。
一、AD转换AD转换是模拟信号转换为数字信号的过程。
在电子设备中，传感器等设备输出的信号多为模拟信号，需要通过AD转换将其转换成数字信号，才能由电子器件进行处理和存储。
AD转换器通常由采样器、量化器和编码器组成。
采样器的作用是将模拟信号在一定的时间间隔内取样，量化器将取样的模拟信号分成有限个离散值进行量化，编码器将量化后的离散值转换成二进制数字信号。
通过这一过程，AD转换器能够将连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。
AD转换器广泛应用于各个领域，如音频、视频、电力系统等。
在音频领域，AD转换器用于将声音等模拟信号转换为数字信号，实现录音、播放等功能。
在电力系统中，AD转换器用于电能计量、监测等方面。
二、DA转换DA转换是数字信号转换为模拟信号的过程。
数字信号由计算机或其他数字系统处理和存储，而大部分外围设备如音箱、显示器等则需要模拟信号进行驱动。
DA转换器通常由数字信号输入端和模拟输出端组成。
数字信号输入端接收来自计算机或其他数字系统的数字信号，将数字信号按照一定的波形进行放大、滤波等处理后，经过模拟输出端输出为模拟信号。
这样，数字系统生成的数字信号便可以控制外围设备的模拟输出。
DA转换器广泛应用于音频设备、显示设备等领域。
在音频设备中，DA转换器用于将计算机中存储的音频文件转换为模拟信号，通过音箱输出高质量的音乐。
在显示设备中，DA转换器则将计算机生成的数字图像信号转换为模拟信号，驱动显示器显示各种图像。
三、技术发展随着科技的不断进步，AD转换与DA转换技术也得到了快速的发展与创新。
目前，高速、高精度、低功耗、小型化是AD转换与DA转换技术的发展方向。
在AD转换技术方面，新型的Delta-Sigma调制技术、超大规模集成电路技术等被广泛应用，提高了AD转换器的精度和信噪比。
AD转换器的基本概念及基本结构DA转换器的工作原理及其
➢D/A、A/D转换器的基本概念及基本结构 ➢D/A转换器的工作原理及其特点 ➢A/D转换器的工作原理
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第10章
模拟量输入/输出接口技术
10.1 典型D/A转换器芯片
控制系统中传感器所检测的信号如温度、压力、流 量、速度、湿度等物理量都是随着时间连续变化的模拟 量，为了能用计算机对模拟量进行采集、加工和输出， 就需要把模拟量转换成便于计算机存储和加工的数字量 （称为A/D转换）；同样经过计算机处理后的数字量必须 转换成模拟量（称为D/A转换）才能控制外部设备。
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第10章
模拟量输入/输出接口技术
10.1.2 DAC0832及其应用 DAC0832是8位分辨率的D/A转换集成芯片，其明显特
点是与微机连接简单、转换控制方便、价格低廉，在微 机系统中得到了广泛的应用。D/A转换器的输出一般都要 接运算放大器，微小信号经放大后才能驱动执行机构的 部件。
AC0832的主要技术指标有：分辨率为8位；转换速度 约为1μs；非线性误差为 0.20%FSR；温度系数为2×106/℃；工作方式为双缓冲、单缓冲和直通方式；逻辑输 入与TTL电平兼容；功耗为20mW；单电源供电。
模拟量输入/输出接口技术
（2）梯形电阻 D/A转换器：如图 10-2所示，该电阻 网络中仅有R和2R 两种电阻，切换开 关的工作原理与二 进制加权电阻网络 D/A转换工作原理 相同。
2R
d n 1
2R
K1
Rf
R
d n2
2R
K2
d1
+
2R
R 2R
VREF
K -2 梯形电阻D/A转换器的结构
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电流输出型DA转换原理
总电流
•转换电流
分支电流
……
•I01转换电流与“逻辑开关”为1的各支路电流的总和成正比 ，即与D0～D7口输入的二进制数成正比。
•DAC0832
•反馈电 阻 •外接放大器
转换电压
•即，转换电压正比于待转换的二进制数和参考电压
DAC的性能指标： 1、分辨率 通常将DAC能够转换的二进制的位数称为分辨率。 位数越多分辨率也越高，一般为8位、10位、12位、16位等
•参考程序如下：
INIT1： SETB IT1
；选择外部中断1为跳沿触发方式
SETB EA
；总中断允许
SETB EX1 ；允许外部中断1中断
MOV DPTR，#7FF8H ；端口地址送DPTR
MOV A，#00H
MOVX @DPTR，A；启动ADC0809对IN0通道转换
………
；完成其他的工作
•电路分析
➢ 由P2.0形成高8位地址（0xfe），与WR信号合成START/ALE正脉冲启动 ADC，与RD信号合成OE正脉冲输出转换数据；
➢ 启动IN0～IN7通道AD转换的命令的地址为：0xfef8，……，0xfeff。
➢ 读取AD结果的命令的地址为：任何高8位为0xfe的地址均可。
•电路分析
DAC2第1级地址： 1111 1101 …（0xfdff） DAC1和2第二级地址：1110 1111 …（0xefff）
例3参考程序
•语句DAOUT = num的作用只是启动DAC寄存器，传输什么数据都没关 系。
例3 运行效果 （多路D/A同步输出 ）
•11.2 AT89S51与ADC的接口
•工作过程：8位数据并行送入锁存器→在第1级控制信号 作用下进入寄存器→在第2级控制信号作用下进入转换器 →转换ห้องสมุดไป่ตู้果由Iout1电流输出。
DAC0832的3种控制方式
直通方式—— 两个寄存器都处于直通状态
直通方式不能直接与系统的数据总线相连，需另加锁存器，故较少应 用。下面介绍单缓冲与双缓冲两种连接方式。
•AD转换器的分类
•按转化原理
逐次逼近型
双积分型
∑-⊿型 并行比较型/串行比较型 压频变换型
•按转化速度
•超高速（转换速度≤1ns ）
高速（转换速度≤20s） 中速（转换速度≤1ms） 低速（转换速度≤1s）
•按转化位数
•8位 12位 14位 16位
逐次逼近式ADC的工作原理
•逐次逼近寄存器
从最高位开始通过试探值逐次进行测试，直到试探值经 D/A转换器输出VN与VIN相等或达到允许误差范围为止。则 该试探值就为A/D转换所需的数字量。
3、时钟信号：利用AT89S511提供的地址锁存允许信 号ALE经D触发器二分频后获得，ALE脚的频率是 fosc*1/6。 如果单片机时钟频率采用6MHz，则ALE脚的输 出频率为1MHz，再二分频后为500KHz，恰好符合 ADC0809对时钟频率的要求
对8路模拟信号轮流采样一次，并依次把结果转储到数
DELAY： NOP
NOP
NOP
DJNZ R6，DELAY
MOVX A，@DPTR
；读取转换结果
MOV @R1，A INC DPTR INC R1 DJNZ R7，LOOP
…………
；存储转换结果 ；指向下一个通道 ；修改数据区指针 ；8个通道全采样完 ；否？未完则继续
（2）中断方式
•硬件：需将转换结束线EOC经一非门与AT89S51的 • INT1相连，用以中断请求。
DAC0832——电流输出型D/A转换器
20只引脚
•8位并行输入方式 •分辨率19.5mV (VREF = 5V） •电流建立时间１μS •输入与TTL电平兼容 •单一电源供电（＋5V～＋15V ）
•低功耗，20mＷ
DAC0832的结构
•内部组成： •1个8位输入锁存器 •1个8位DAC寄存器 •1个8位D/A转换器 •5个控制逻辑（2级控 制）
。 分辨率为8位时，若参考电压为10V，则输出的最小电压为
10V/256≈39.1mV；若参考电压为5V，则≈19.5.1mV
DAC0832的分辨率为8位。
2、转换时间 将一个数字量转换为稳定模拟信号所需的时间——转换时间； DAC的转换时间一般在几十纳秒(ns)～几微秒(μs)； DAC0832的转换时间为1 μs。
保持低电平(转换期间) 由低变高（转换结束） OE正脉冲，打开三态门输出
实例4：采用ADC0809设计数据采集电路，将IN7通道输入 的模拟量信号进行测量，结果以16进制显示。
•电路分析 •采用总线连 •接方式
➢ 模拟通道地址，经373对低8位地址进行锁存： IN0的低8位地址为1111 1000B (0xf8)，IN1为0xf9，……，IN7为0xff。
例2：根据如下电路,编程实现由DAC0832输出一路三角波 的功能
•电路分析: •1、第1级受控，第2级直通 •2、总线接口方式： DAC第1级地址：1111 1110 …（0xfeff ）
例2 参考程序
例2 运行效果
例3：根据如下电路，编程实现两路锯齿波发生器的功能
•电路分析： •1、双缓冲方式：DAC1和DAC2的第1级各设1个控制端，两个 DAC的第2级共用1个控制端； •2、总线接口方式： DAC1第1级地址：1111 1110 …（0xfeff）
➢EOC信号经非门接P3.3可形成一负脉冲信号（查询转换结束标志） ； ➢AD转换的时钟由虚拟信号发生器提供，频率5kHz；
例4参考程序
例4运行效果
第8章 单片机接口技术
ADC0809与AT89S51单片机的查询方式接口图
1、8位数据输出线可直接与数据部线相连。
2、地址及控制信号：
地址译码引脚A、B、C分别与地址总线的低三位A0 、A1、A2相连，以选通IN0~7中的一个通路。
ADC主要技术指标：
转换时间（convertion time）是指完成一次AD转换所需要 的时间。逐次逼近型ADC的典型值为1～200μs。
分辨率（resolution）是指系统在标准参考电压时可分辨 的最小模拟电压，即1个bit对应的模拟电压大小 。
ADC0809——逐次比较型模数转换芯片
•分辨率为８位 •转换时间１00μS •工作量程为0～＋5V •功耗为15mＷ •工作电压为+5V •具有锁存控制的8路模拟开关 •输出与TTL电平兼容
28只引脚
ADC0809的结构组成
8路模拟输入信号——用三根地址线A,B,C选通IN0～IN7； 引脚——START启动AD转换，CLK转换时钟，VR参考电压，EOC结 束标志， OE输出使能，ALE地址锁存使能
工作时序
第8章 单片机接口技术
•START正脉冲启动AD转换 •ALE锁存ADDA、ADDB、ADDC EOC由高变低（AD启动后）
据存储区的转换程序。
•（1）查询方式：
MAIN： MOV R1，#data ；置数据区首地址
MOV DPTR，#7FF8H；端口地址送DPTR， ；P2.7=0， 且指向通道IN0
MOV R7，#08H ；置通道个数
LOOP： MOVX @DPTR，A ；启动A/D转换
MOV R6，#0AH ；软件延时， 等待转换结束
单缓冲方式—— 一个寄存器处于直通，另一个处于受控状态 双缓冲方式—— 两个寄存器都分别处于受控状态
例1 根据如下电路,编程实现由DAC0832输出一路正弦波 的功能。
•电路分析： •1、采用I/O口方式接线 •2、直通控制方式——4个控制端都接低电平，ILE接高电平
例1 参考程序
例1 运行效果
ad转换器和da转换器
•11.1 AT89S51与DAC的接口
D/A转换器（Digital to Analog Converter）——能把数字量转 换为模拟量的电子器件（简称为DAC）。 A/D转换器（Analog to Digital Converter）——能把模拟量转 换成相应数字量（简称为ADC）。
因此，在启动转换时，要先确定某条通道的地 址，存入DPTR中。
P2.7作为片选信号，由单片机的写信号WR#和
P2.7控制ADC的地址锁存和转换启动，又由于
ADC0809的START和ALE连在一起，因此在锁存通道
地址的同时，启动转换。
——MOVX
@DPTR，A
P2.7和低电平的读信号RD#经一级或非门后，产生 的正脉冲作为OE信号，用以打开三态输出锁存器 ，用以单片机读转换结果。 ——MOVX A，@DPTR