ad转换器和da转换器[精制材料]
《AD转换与DA转换》课件
AD转换器的误差及校准
1
非线性误差
由于元器件特性不同引起的误差。
增益误差
2
转换器增益与理论增益之间的偏差。
3
校准
使用标准信号对转换器进行调整和校 准。
DA转换的原理及应用
原理： 应用：
将数字信号转换为模拟信号的过程。 音频设备、通信系统、自动控制系统等领域。
DA转换器的分类
并行型
通过多个DAC芯片并联， 使输出电流或电压同步。
AD转换与DA转换
本PPT课件将介绍AD转换与DA转换的原理、应用、分类、性能指标、误差与 校准以及与比较分析。了解这些知识将使你对AD转换与DA转换有深入的理解。
AD转换的原理及应用
原理： 应用：
将模拟信号转换为数字信号的过程。 音频处理、传感器信号采集、图像处理等领域。
AD转换器的分类
1 逐次逼近型
串行型
使用移位寄存器进行逐位 转换。
增量型
通过逐位变换产生模拟输 出信号。
AD转换和DA转换的比较分析
AD转换器
将连续模拟信号转为离散数字信号。
DA转换器
将离散数字信号转为连续模拟信号。
采用逐次逼近法逼近输入信号。
3 逐次比较型
采用逐次比较法将输入信号逼近。
2 积分型
将输入信号积分后与参考电压比较。
4 并行型
使用多率
表示AD转换器可以识别的电 平数目，通常以位数表示。
采样率
指每秒采集的样本数，常用 单位是赫兹。
信噪比
表示转换器输出信号与噪声 的比值。
ad转换器和da转换器
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
第8章_DA和AD转换器
8.3.1
A/D转换器的一般步骤
1、 采样-保持
图8.3 采样-保持电路
数字电路
第八章 D/A和A/D转换器
图8.4
采样-保持电路波形
数字电路
第八章 D/A和A/D转换器
采样定理： f s 2 f Im ax
2、 量化-编码
用数字量表示输入模拟电压uI的大小时，首先要 确定一个单位电压值，然后用uI与单位电压值比较， 取比较的整数倍表示uI这一过程就是量化，如果这个 整倍数值用二进制数表示，就称为二进制编码，
量化编码用数字量表示输入模拟电压u的大小时首先要确定一个单位电压值然后用u与单位电压值比较取比较的整数倍表示u这一过程就是量化如果这个整倍数值用二进制数表示就称为二进制编码ax数字电路处理同志关系上搞庸俗关系学热衷于迎来送往
数字电路
第八章 D/A和A/D转换器
第 8章 D/A和A/D转换器
8.1 概述
数字电路
第八章 D/A和A/D转换器
即以低 6 位的一半 yy100000B(y 为已确定位 ) 试探模
拟量的大小。重复这一过程，直到最低位bit0被确定。
8.3.5 A/D转换器的主要参数 1、分辨率 2、相对精度 3、转换速度
数字电路
第八章 D/A和A/D转换器
本章小结
1 、 D/A 转换器将输入的二进制数字量转换成与之成
数字电路
第八章 D/A和A/D转换器
图8.6 双积分型A/D转换器的原理图
数字电路
第八章 D/A和A/D转换器
图8.7 双积分型A/D转换器工作波形
数字电路 8.3.4 逐次逼近式A/D转换器
第八章 D/A和A/D转换器
逐次逼近式AD转换器是数字量由“逐次逼近寄存
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。
AD转换、DA转换是什么意思？ADC、DAC又是什么意思？
AD转换、DA转换是什么意思？ADC、DAC又是什么意思？展开全文A/D转换、D/A转换是什么意思？ADC、DAC又是什么意思？A/D转换=模拟/数字转换，意思是模拟讯号转换为数字讯号；D/A转换=数字/模拟转换，意思是数字讯号转换为模拟讯号；ADC=模拟/数字转换器，DAC=数字/模拟转换器。
什么是超取样？超取样有何作用？超取样是CD机中采用的一种技术，用于提高放音质量。
CD片上的数据讯号被读出后，通过DSP电路的插值处理，将44.1kHz的标准取样率提升一倍到数倍，这就是超取样。
为什么要超取样呢？这涉及到D/A转换之后的噪声滤除问题。
数码讯号经过D/A转换之后，会在音频频带以外的高端产生一个镜象频带，这是一种噪声，必须用低通滤波器滤除，否则经过非线性器件后会折回到音频频带内，对放音效果产生很大的破坏。
该镜像噪声频带的位置和取样频率有关，频率越高，镜像频带就离音频频带越远。
对于标准取样频率来说，必须用衰减十分陡峭的滤波器才能滤掉靠近音频频带的镜像噪声。
但衰减陡峭的滤波器很难设计，相位失真很大，难免会影响到音频频带的高端部分，使音质下降，这就是早期的CD机数码味比较重的重要原因。
如果采用超取样，就可以把镜像噪声推到远离音频频带的位置，这时只需要衰减平缓的低通滤波器就行了，设计难度大大降低，相位特性得以改善，使放音质量获得显著的改善。
数模转换器目录简介解析转换原理D/A转换器分类数模转换器的位数DAC简介数模转换器，又称D/A转换器，简称DAC，它是把数字量转变成模拟的器件。
D/A转换器基本上由4个部分组成，即权电阻网络、运算放大器、基准电源和模拟开关。
模数转换器中一般都要用到数模转换器，模数转换器即A/D转换器，简称ADC，它是把连续的模拟信号转变为离散的数字信号的器件。
解析一种将二进制数字量形式的离散信号转换成以标准量（或参考量）为基准的模拟量的转换器，简称 DAC或D/A 转换器。
最常见的数模转换器是将并行二进制的数字量转换为直流电压或直流电流，它常用作过程控制计算机系统的输出通道，与执行器相连，实现对生产过程的自动控制。
试验六AD转换实验和DA转换实验
试验六AD转换实验和DA转换实验嘿，伙计们！今天我们要聊聊一个非常有趣的话题——AD转换实验和DA转换实验。
你们知道这两个实验是干什么的吗？别着急，我会一一给大家解释的。
我们来说说AD转换实验。
AD转换实验，顾名思义，就是把模拟信号(Analog Signal)转换成数字信号(Digital Signal)。
在我们的日常生活中，有很多东西都是模拟信号，比如收音机、电视机、电话等等。
而数字信号呢，就是我们现在用的手机、电脑等电子设备上的信号。
那么，为什么要把模拟信号转换成数字信号呢？原因很简单，因为数字信号可以更方便地存储、传输和处理。
而且，数字信号还可以进行各种复杂的计算和分析，这对于科学家和工程师来说是非常有用的。
现在，我们来举个例子说明一下AD转换实验的过程。
假设我们有一个模拟信号，它的频率是50Hz,振幅是100V,采样频率是1000Hz。
我们要把这个模拟信号转换成数字信号，首先需要确定一个分辨率，也就是每个采样点代表的电压值。
比如我们可以选择2V作为每个采样点的电压值。
然后，我们需要对模拟信号进行采样，也就是在每个时间点上测量一下电压值。
这样，我们就得到了一个数字信号。
接下来，我们还需要对这个数字信号进行量化，也就是把连续的电压值离散成一系列的数字。
我们还需要对这个数字信号进行编码，以便于存储和传输。
好了，现在我们来说说DA转换实验。
DA转换实验，顾名思义，就是把数字信号(Digital Signal)转换成模拟信号(Analog Signal)。
这个过程其实和AD转换实验相反。
我们需要先确定一个分辨率，然后对数字信号进行采样，接着对采样得到的数据进行量化和编码，最后再把这些数据还原成模拟信号。
DA转换实验在很多领域都有广泛的应用，比如音频处理、图像处理、通信系统等等。
特别是在音频处理方面，DA转换实验可以帮助我们把数字音频文件转换成模拟音频设备可以播放的格式。
这样一来，我们就可以用手机或者电脑播放高保真的音乐了！AD转换实验和DA转换实验是非常重要的概念。
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。
试验六AD转换实验和DA转换实验
试验六AD转换实验和DA转换实验试验六：AD 转换实验和 DA 转换实验在电子技术的世界里，AD 转换和 DA 转换是两个非常重要的概念和实验。
它们就像是电子信号世界的“翻译官”，将模拟信号和数字信号相互转换，为各种电子设备的正常运行和数据处理提供了关键的支持。
AD 转换，也就是模拟数字转换（AnalogtoDigital Conversion），其作用是把连续变化的模拟信号转换为离散的数字信号。
想象一下，我们生活中的声音、光线、温度等各种物理量都是模拟信号，它们的变化是连续且平滑的。
但计算机和数字系统只能处理数字信号，所以就需要 AD 转换器来把这些模拟量转换成计算机能够理解和处理的数字形式。
AD 转换的过程通常包括采样、量化和编码三个步骤。
采样就像是在连续的信号流中按一定的时间间隔“抓取”瞬间的值；量化则是把采样得到的值划分到有限的离散级别中；最后编码就是把量化后的级别用数字代码表示出来。
在进行 AD 转换实验时，我们会用到专门的 AD 转换芯片，比如常见的 ADC0809 。
以 ADC0809 为例，它是 8 位逐次逼近型的 AD 转换器。
在实验中，我们需要给它提供合适的输入模拟信号，设置好时钟频率、参考电压等参数，然后通过读取转换后的数字输出，来验证转换的准确性和精度。
比如说，我们要测量一个 0 5V 的模拟电压信号，将其输入到ADC0809 中。
通过设置合适的时钟和参考电压，当模拟电压为 25V 时，理想情况下转换后的数字输出应该接近 128（因为 25V 是 5V 的一半，8 位数字量的中间值就是 128）。
但实际中可能会存在一定的误差，这就需要我们分析误差的来源，是由于芯片的精度限制，还是输入信号的噪声干扰，或者是电路设计的不合理。
DA 转换，即数字模拟转换（DigitaltoAnalog Conversion），则是与AD 转换相反的过程，它把数字信号转换回模拟信号。
DA 转换在很多领域都有重要应用，比如音频播放、自动控制、通信系统等。
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2、总线接口方式： DAC1第1级地址：1111 1110 …（0xfeff）
DAC2第1级地址： 1111 1101 …（0xfdff）
DAC1和2第二级地址：1110 1111 …（0xefff）
实操应用
17
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。
IN3 IN4
1 2
28 27
IN2 IN1
•分辨率为８位
IN5 IN6
3 4
26 25
IN0 A
•转换时间１00μS
IN7
5
24
B
START
6
23
C
•工作量程为0～＋5V
ADC0809
EOC D3
7 8
•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
实操应用
7
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）
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 →转换结果由Iout1电流输出。
ni
(
D 7
27
D626
D121
D020)
V REF
256 R
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口输入的二进实制操应数用 成正比。
3
I I7
I6
I5
I4
I3
I2
I1
I0
DAC0832
VREF
R
R
R
R
R
R
R
I7
I6
I5
I4
I3
I2
I1
I0
2R
2R
2R
2R
2R
第11章 AT89S51与D/A及A/D转换器接口
11.1 AT89S51与DAC的接口 11.2 AT89S51与ADC的接口
实操应用
1
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）。
2R
2R
2R
0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 Rfb
IO1
-
IO2
+
VO
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
总电流 I V REF
R
分支电流
I D I D 2 D V2 转换电流
n1
01 i0
n1
i i
i0
I
n1
i ni
i0
REF
i R ni
…… I 2 i
I
V B o
256
➢ DAC0832的分辨率为8位。
实操应用
5
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。
实操应用
6
DAC0832——电流输出型D/A转换器
20只引脚
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）。
单片机测控系统中的ADC和DAC
实操应用
2
电流输出型DA转换原理
I I7
I6
I5
I4
I3
I2
I1
I0
VREF
R
R
R
R
R
R
R
I7
I6
I5
I4
I3
I2
I1
I0
2R
2R
2R
2R
2R
2R
实操应用
21
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 。
实操应用
22
ADC0809——逐次比较型模数转换芯片
2R
2R
2R
0101010101010101
D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
2R
Rfb IO1 IO2
反馈电阻 外接放大器
+
VO
转换电压
V
o
I
o1R
f
b(
D 7
27
D626
V 0) REF D 2 0 256R
R fb
(D 7
27
D626
V 0) REF
D 2 0
256
V B REF 256
即，转换电压正比于待转换的二进制数和参考电压
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
实操应用
11
例1 参考程序
实操应用
12
例1 运行效果
实操应用
13
例2：根据如下电路,编程实现由DAC0832输出一路三角波 的功能
实操应用
18
例3 运行效果 1.2 AT89S51与ADC的接口
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
实操应用
20
逐次逼近式ADC的工作原理
VN
VIN
D/A转换器
VREF
START EOC
控制 逻辑
N位寄存器
D7
锁
D6
存 缓 存
D5 D4
D3 D2
器
D1
D0
OE
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。
实操应用
4
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。 ➢ 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
V REF
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）
实操应用
14
例2 参考程序
实操应用
15
例2 运行效果
实操应用
16
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；
实操应用
8
实操应用
9
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。
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
实操应用
10