数模及模数转换器接口71DA转换器
模拟量和数字量的转换—D_A转换器(电子技术课件)
2 LSB
FSR
1
2
≤ 0.05%，即 ×
1
2 −1
≤ 0.05% ⇒
1
由于10位D/A转换器分辨率为 10
2 −1
的D/A转换器。
=
1
2 −1
1
1023
≤ 0.1%。
= 0.097%，故应取十位或十位以上
总结
DAC主要技术指标： VLSB 、 VFSR 、分辨率、转换速度、
转换精度
倒T形电阻网络D/A转换器
位数比较多时问题更突出。难以在极为宽广的阻值范围内保证每个电阻
都有很高的精度，对制作集成电路不利且影响转换器精度。
总结
权电阻网络DAC：结构比较简单，所用电阻元件数很少。
但各个电阻阻值相差较大，尤其在输入信号位数比较多时
问题更突出，影响转换器精度。
开关树型DAC
分压器型
双积分型ADC
间接ADC
权电容网络DAC
V-F变换型ADC
总结
1. DAC：数模转换器
ADC：模数转换器
2. DAC的分类、ADC的分类
D/A转换器的应用
以AD7520为例，介绍D/A转换器的应用。
AD7520是一种10位CMOS型的D/A转换集成
芯片，与微处理器完全兼容。该芯片以接口
1
对于n位D/A转换器，分辨率也可表示为：分辨率= 。如10位D/A转换器
2 −1
1
的分辨率为 10
2 −1
=
1
1023
≈ 0.001。DAC输入位数n越多，电路的分辨率越高。
分辨率体现D/A转换器对输入微小量变化的敏感程度。
4. 转换速度：指从输入数字量到转换成稳定的模拟输出电压所需要的时间。
第八章 数模、模数转换器
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A/D转换器 8.2 A/D转换器
用二进制代码来表示各个量化电平的过程叫做编码。 用二进制代码来表示各个量化电平的过程叫做编码。 由于数字量的位数有限，一个n位的二进制数只能表示2 由于数字量的位数有限，一个n位的二进制数只能表示2n 个值，因而任何一个采样-保持信号的幅值， 个值，因而任何一个采样-保持信号的幅值，只能近似地逼近 某一个离散的数字量。 某一个离散的数字量。因此在量化过程中不可避免的会产生 误差，通常把这种误差称为量化误差。显然，在量化过程中， 误差，通常把这种误差称为量化误差。显然，在量化过程中， 量化级分得越多，量化误差就越小。 量化级分得越多，量化误差就越小。
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A/D转换器 8.2 A/D转换器
3．逐次逼近型模-数转换器 逐次逼近型模逐次逼近型模-数转换器一般由顺序脉冲发生器、 逐次逼近型模-数转换器一般由顺序脉冲发生器、逐次逼 近寄存器、 数转换器和电压比较器等几部分组成， 近寄存器、模-数转换器和电压比较器等几部分组成，其原理 框图如图 12所示 所示。 框图如图8-12所示。 一次转换过程如表 一次转换过程如表8-3和图8-15所示。 15所示。 所示
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D/A转换器 8.1 D/A转换器
8.1.3 T形电阻网络D/A转换器 T形电阻网络D/A转换器 形电阻网络D/A
为了克服权电阻网络D/A转换器中电阻阻值相差过大的缺 为了克服权电阻网络D/A转换器中电阻阻值相差过大的缺 D/A 点，又研制出了如图8-3所示的T形电阻网络D/A转换器，由R 又研制出了如图 所示的T形电阻网络D/A转换器， D/A转换器 和2R两种阻值的电阻组成T形电阻网络（或称梯形电阻网络） 2R两种阻值的电阻组成T形电阻网络（或称梯形电阻网络） 两种阻值的电阻组成 为集成电路的设计和制作带来了很大方便。网络的输出端接 为集成电路的设计和制作带来了很大方便。 到运算放大器的反相输入端。 到运算放大器的反相输入端。 提高转换速度和减小尖峰脉冲的有效方法是将图 提高转换速度和减小尖峰脉冲的有效方法是将图8-4电路 改成倒T形电阻网络D/A转换电路， D/A转换电路 所示。 改成倒T形电阻网络D/A转换电路，如图8-6所示。
电路基础原理数字信号的模数转换与数模转换
电路基础原理数字信号的模数转换与数模转换电路基础原理：数字信号的模数转换与数模转换在现代电子技术中，数字信号的模数转换和数模转换是非常重要的概念。
它们是将模拟信号转换为数字信号和将数字信号转换为模拟信号的过程。
本文将探讨数字信号的模数转换和数模转换的基本原理及其在电路中的应用。
一、数字信号的模数转换数字信号的模数转换（Analog-to-Digital Conversion, ADC）是指将模拟信号转换为数字信号的过程。
在这个过程中，连续的模拟信号被离散化为一系列离散的数字信号。
模数转换的过程包括采样和量化两个步骤。
采样是指对连续时间内的模拟信号进行离散化，取样点的时间间隔称为采样周期。
而量化则是对采样得到的离散信号进行幅度的近似描述，将其转换为一系列离散的数值。
在实际应用中，模数转换器（ADC）通常采用电压-数字转换器（Voltage-to-Digital Converter, VDC）来实现。
VDC使用一系列的比较器来比较模拟信号与参考电压之间的差异，并将其转换为数字信号。
数字信号的模数转换在现代电子技术中具有广泛的应用。
例如，在通信领域中，模数转换是将声音、图像等模拟信号转换为数字信号的关键步骤。
在工业自动化中，模数转换则是传感器将物理量转换为数字信号的基础。
二、数字信号的数模转换数字信号的数模转换（Digital-to-Analog Conversion, DAC）是指将数字信号转换为模拟信号的过程。
在这个过程中，一系列离散的数字信号被重构为连续的模拟信号。
数模转换的过程包括数值恢复和模拟滤波两个步骤。
数值恢复是指根据数字信号的编码方式，将数字信号转换为相应的数值。
而模拟滤波则是通过滤波器对数值恢复后的数字信号进行平滑处理，去除数字信号中的高频成分，生成连续的模拟信号。
在实际应用中，数模转换器（DAC）通常采用数字-电压转换器（Digital-to-Voltage Converter, DVC）来实现。
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8章数模转换器与模数转换器
R ∞
O1 O2
－
＋
uo
I /1 6
2R 2R
I /8
2R
I/4
2R
I/2
2R
I= V REF / R
R
A B
R
C
R
D
I/8
I/4
I/2
I
－VREF
1. 倒T形电阻网络DAC
（1）电阻译码网络
电阻译码网络由R及2R两种电阻接成倒T形构成。由于网络两个输出端O1，O2都处 于零电位（O1点为虚地），所以从A、B、C任一节点向左看等效电阻都是2R， 如图（b）所示，因此，基准源电流I为
数据总线 d0～d7 (CS1)① (CS2)② 数据1锁存到①输入锁存器 (WR1)① 数据1输入①输入锁存器 (WR1)② 数据2输入②输入锁存器 WR2(XFER) ILE＝1 D/A寄存器锁存 数据2锁存到②输入锁存器
刷新模拟输出
8.1 DAC
8.1.3 1.
DAC的主要参数
第8章 数模转换器与模数转换器
ADC与DAC在工业控制系统中的作用举例。
非电模拟量
传感器
模拟信号
ADC
数字信号
数字系统
数字信号
DAC
模拟信号
执行机构
8.1 DAC
8.1.1 D/A转换基本原理
数字量是用代码按数位组合起来表示的，每一位代码都有一定的 权值。例如，二进制数1010，第四位代码权是23，代码“1”表 示数值为“8”；第三位代码权是22 ，代码“0”表示这一位没有 数；第二位代码权是21 ，代码“1”表示数值为“2”；第一位代 码权是20，代码“0”表示这一位没有数，这样1010所代表的十 进制数是8×1＋4×0＋2×1＋1×0＝10。可见，数模转换只 要将数字量的每一位代码，按其权数值转换成相应的模拟量， 然后将各位模拟量相加，即得与数字量成正比的模拟量。
数模(DA)转换与模数(AD)转换接口
第12章 数模(D/A)转换与模数(A/D)转换接口§12.1 D/A转换器接口D/A(Digit to Analog)和A/D(Analog to Digit)转换是计算机与外部世界联系的重要接口。
在一个实际的系统中，有两种基本的量——模拟量和数字量。
外界的模拟量要输入给计算机，首先要经过A/D转换，才能由计算机进行运算、加工处理等。
若计算机的控制对象是模拟量，也必须先把计算机输出的数字量经过D/A转换，才能控制模拟量。
D/A和A/D转换的具体电路已经在数字电路课程中讲述。
本章主要介绍如何把D/A 和A/D转换的芯片与CPU进行接口以及用CPU控制这些转换的软件编程如何实现。
12.1.1 CPU与8位D/A芯片的接口D/A转换通常是由输入的二进制数的各位控制一些开关，通过电阻网路，在运算放大器的输入端产生与二进制数各位的权成比例的电流，经过运算放大器相加和转换而成为与二进制数成比例的模拟电压。
若CPU的输出数据要通过D/A转换变为模拟量输出，当然要把CPU数据总线的输出连到D/A的数字输入上。
但是，由于CPU要进行各种信息的加工处理，它的数据总线上的数据是不断地改变的，它输出给D/A的数据只在输出指令的几个微秒中出现在数据总线上。
所以，必须要有一个锁存器，把CPU输出给D/A转换的数据锁存起来，直至输送新的数据为止。
一个最简单的D/A芯片与CPU的接口电路如图12-1所示。
其中，以锁存器74100作为CPU与D/A转换之间的接口。
CPU把74100作为一个输出端口，用地址27H来识别，则CPU输给D/A的数据要用一条I/O写(即输出)指令来实现。
图12-1的电路可应用于许多场合，例如：(1) 驱动一个侍服电机；(2) 控制一个电压—频率转换器(用于锁相环路)；(3) 控制一个可编程的电源；(4) 驱动一个模拟电表。
12.1.2 8位CPU与12位（高于8位的）D/A转换器的接口1.一种12位D/A转换芯片这里介绍一种12位D/A转换片子DAC1210。
数模模数转换器介绍课件
通信领域
数字信号处 理：用于信 号的采集、 处理和传输
01
移动通信：用 于手机、基站 等设备的信号 转换和传输
03
02
04
通信网络： 用于网络设 备的信号转 换和传输
卫星通信：用 于卫星通信设 备的信号转换 和传输
测量与控制领域
01
工业自动化：用于生产过程的控制和监测
02
实验室仪器：用于测量和分析各种物理量
数模模数转换 器介绍课件
目录
01. 数模模数转换器概述 02. 数模模数转换器的工作原理 03. 数模模数转换器的应用领域 04. 数模模数转换器的发展趋势
1
数模模数转 换器概述
数模模数转换器的定义
数模模数转换器是一种将模拟信号转换为数 字信号的设备。
它的主要功能是将模拟信号进行采样、量化 和编码，生成数字信号。 NhomakorabeaD
转换精度和速度是数模 转换器的重要指标
数模模数转换器的结构
输入信号： 模拟信号
采样保持电路： 将模拟信号转 换为数字信号
量化器：将数 字信号转换为 二进制数字信 号
编码器：将二 进制数字信号 转换为数字信 号
输出信号： 数字信号
解码器：将数 字信号转换为 二进制数字信 号
保持器：将二 进制数字信号 转换为数字信 号
03
医疗设备：用于医疗诊断和治疗设备的数据采集和控制
04
航空航天：用于飞行器的姿态控制和导航系统
4
数模模数转换 器的发展趋势
高精度、高速度
高精度：随着技术的发展， 数模模数转换器的精度不 断提高，可以满足更高要 求的应用需求。
低功耗：随着技术的发展， 数模模数转换器的功耗不 断降低，可以满足更低功 耗的应用需求。
数模和模数转换
按位数分类，数模转换器可分为二进制数模转换器和十进制 数模转换器。按工作方式分类，数模转换器可分为静态数模 转换器和动态数模转换器。按输入/输出接口分类，数模转换 器可分为独立式和并联式数模转换器等。
02
模数转换器（ADC）
定义
模数转换器（ADC）是一种将模拟信 号转换为数字信号的电子设备。它通 过一系列的电子和逻辑电路，将连续 的模拟信号转换为离散的数字信号。
04
数模和模数转换的挑战与解 决方案
量化误差
要点一
总结词
量化误差是由于数模转换器（DAC） 或模数转换器（ADC）的有限分辨率 和动态范围引起的误差。
要点二
详细描述
量化误差是由于数模转换器或模数转 换器的有限分辨率和动态范围引起的 误差。在数模转换中，量化误差表现 为输出模拟信号的不连续性，而在模 数转换中，量化误差表现为输入模拟 信号的失真。
像。
图像识别与处理
02
通过数模转换将图像从模拟信号转换为数字信号，进行图像识
别、分析和处理。
图像压缩与传输
03
利用数模转换技术对图像数据进行压缩和传输，提高传输效率
和降低存储成本。
通信系统
01
02
03
数字信号传输
数模转换将数字信号转换 为模拟信号，用于调制解 调器进行数据传输。
频分复用
通过模数转换将不同频率 的模拟信号转换为数字信 号，实现频分复用，提高 通信容量。
逐次逼近型ADC
逐次逼近型ADC采用一个比较器和逐位逼近的方法，通过 逐步调整参考电压来逼近输入电压，最终得到数字输出。 它的分辨率较高，但转换速率相对较慢。
积分型ADC
积分型ADC通过测量输入电压引起的电容充电时间来得到 数字输出。它的分辨率较高，但受限于积分器的线性度和 稳定性。
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20 8 9 11
2 3
4
1
5
6 VO
19 ILE IOUT2 12
U2
LM741
7
1 2
CS WR1 AGND
3
P27 /WR
17 18
XFER WR2 DGND
10
+12
DAC0832LCJ(20)
(c)
数模及模数转换器接口71DA转换
器
2、
主要应用在多路D/A转换器同步系统中。
DB
VCC
P27 /WR
D 0 VCC D1 D 2 VREF D3 D 4 FB D5 D 6 IOUT1 D7
19 ILE IOUT2
1 2
CS WR1 AGND
17 18
XFER WR2 DGND
DAC0832LCJ(20)
VCC VREF(-5V) -12 20
8
5
1
4
9
11
2
6 VO
3
12
U2
LM741
7
3
+12 10
当WR和2 否则
X均FER为低电平时， =L1E，2此时允许D/A转换， LE2=0，将数据锁存于DAC寄存器中
数模及模数转换器接口71DA转换 器
三、DAC0832管脚功能
引脚功能： D0～D7 数据线 ILE输入锁存允许信号
CS片选信号
U1
7 6 5 4 16 15 14 13
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
图 8-3 D A C 0832 引 脚 图
AGND：模拟地；数模D及模G数N转换D器：接口数71D字A转换地。
器
四、8位D/A转换器 接口方法
1
图8-4(a)的 接口电路是 把DAC寄存 器接成常通 状态；即ILE 接高电平W，R2 和 XFER 接地，CS与
DB
VCC
P27 /WR
U1
7 6 5 4 16 15 14 13
W的R1 端连接。
DAC0832LCJ(20)
WR
数模及模数转换器接口71DA转换
(a)
器
图8-4(b)的
接口电路是
把输入寄存
器接成常通
DB
状态；即ILE
接高电平，
VCC
CS 、 WR1 接地，XFER 与P2.7口连
接，WR2 与单片机的
P27 /WR
WR端连接。
U1
7 6 5 4 16 15 14 13
10
+12
DAC0832LJ(20)
数模及模图数转8换-5器接双口71缓DA冲转换型接口电路 器
实现数字量 到模拟量的转换
A/D
单片机
D/A
AI
AO
传感器 物理过程 执行机构
过程数控模及制模数仪转换表器示接口意71D图A转换
器
一、 DA转换器的性能参数
即输出电压的大小正比于输入二进制数的大小， 实现数字量到模拟量的转换
（1）、分辨率 有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。
如十位DAC分辨率：
U1
VCC VREF(-5V) -12
7 6 5 4 16 15 14 13
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
Vcc VREF
Rfb IO1
20 8 9 11
2 3
4
1
5
6 VO
19 ILE
IO2 12
U2
LM741
7
1 2
CS WR1 AGND
3
P26
17 18
XFER WR2 DGND
（5）、转换速度
即每秒钟可以转换的次数，其倒数为转换时间。
数模及模数转换器接口71DA转换 器
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8.2 MCS-51单片机与8位D/A转换器接口技术
8位DAC:将00H~0FFH转换为相应的模拟直流 电压
一、0832的技术指标 ① 分辨率8 ② 电流稳定时间1s ③ 可双缓冲，单缓冲或直接数字输入； ④ ⑤ 单一电源供电(+5V～+15V) ⑥ 低功耗，20mW；
(b)
数模及模数转换器接口71DA转换 器
图8-4(c)的 接口电路使 两个寄存器 同时选通及 锁存；即将 ILE接高电平 ，WR和2 WR与1 单片机 的 连WR接，
和 与CS P2.X7F口ER连 接。
U1
VCC VREF(-5V) -12
DB VCC
7 6 5 4 16 15 14 13
D 0 VCC D1 D 2 VREF D3 D 4 FB D5 D 6 IOUT1 D7
图数模8 -及2模数D转A换C器0接8口3 271D结A转构换框 图
器
三大部分组成：
一个8位输入寄存器 一个8位DAC寄存器 一个8位D/A转换器 原理：
LE为寄存命令。当 LE=1时，寄存器的输出随输 入变化； =LE0时，数据锁存在寄存器中，而不 随输入数据的变化而变化
当ILE=1, CS=0，WR=1 0时，LE 1=1，允许数据输入， 而当 =W1时R1 ， =0，LE则1 数据被锁存
D 0 VCC D1 D 2 VREF D3 D 4 FB D5 D 6 IOUT1 D7
19 ILE IOUT2
1 2
CS WR1 AGND
VCC VREF(-5V) -12 20
8
5
1
4
9
11
2
6 VO
3
12
U2
LM741
7
3
P2.7口连接， 与单片机
17 18
XFER WR2 DGND
10
+12
1 =1
210-1 1023
（2）、偏移误差
它是指输入数字量为0时，输出模拟量对0的 偏移值
数模及模数转换器接口71DA转换 器
（3）、线性度
是指D/A转换器的实际转移特性与理想直线之 间的最大误差或最大偏移
（4）、精度 输出模拟电压的实际值与理想值之差。即最大静
态转换误差。参考电压波动是影响因素之一。
二、DAC0832的结构及原理
数模及模数转换器接口71DA转换 器
IN _ R D A C _R DAC
D0
D1
输
D2
入
D3
寄
D4
存
D5
D6
器
D7
LE 1 IL E
CS W R1 XF ER W R2
DAC 寄 存 器
LE 2
V R EF
D/A IO UT2
转
换
IO UT1
器
Rf b
Rf b
AG ND DG ND VCC
第7章 数模及模数转换器接口
7.1 D/A转换器 7.2 MCS-518位D/A转换器接口技术 7.4 D/A转换器接口技术举例 7.5 A/D转换器
数模及模数转换器接口71DA转换 器
下页
概述
在微机过程控制和数据采集等系统中，经常要对 过程参数进行测量和控制 。
连续变化的物理量 模拟量
实现模拟量 到数字量的转换
V cc
20
VRE F
8
R fb
9
IO 1
11
WR1、WR2：写控制
19
IL E
IO 2
12
XFER：传递信号
I01、I02：电流输出端 Rfb：内部集成反馈电阻 VREF：参考电压输入 VCC：数字电路供电电压
1 2
CS W R1ຫໍສະໝຸດ A GN D317 18
XFE R W R2
D GN D
10
D AC0 8 3 2