数模和模数 转换器
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。
第14章数模和模数转换器
相对精度是指实际的各个转换点偏离理想特性的误 差。在理想的情况下，所有的转换点应当在一条直线 上。
3.转换速度
是指完成一次转换所需的时间。转换时间是指从接到转 换控制信号开始，到输出端得到稳定的数字输出信号所经 过的这段时间。
第20页，共27页。
14.3 数字电路应用举例
14.3.1 交通信号灯故障检测电路
DAC是目前应用最多的 DAC集成电路，按输入 的二进制数的位数可分 为8位、10位、12位和16 位等。如DA7520，其引 脚排列及连接电路如图 所示。
第13页，共27页。
14.1.3 DAC的主要技术指标
1.分辨率 指最小输出电压与最大输出电压之比，也是最小输入 数字量1与最大输入数字量2n-1之比。
则：
U A - 2 4 1 R 0 （ 2 3 1 + 2 2 0 + 2 1 0 + 2 0 0 ） = 5 V
得UA=-5V，小于UX=6.88V，说明该设定量DA=1000太小，
下次比较时，该位数Q4=1应保留，同时应将第三位Q3增为1
。
接着，由顺序脉冲分配器发出脉冲CP2，它供给F4作为时钟 脉冲，由于UA<UX，电压比较器输出高电平，使D4=1，故F4 状态不变，Q4仍保留为1。同时CP2经非门使F3直接置1，故 Q4=1，Q3=1，Q2=0，Q1=0，即DA=1100，经数模转换器转换 后UA=7.5V，大于UX=6.88V，说明该设定量DA又太大了，下次 比较时，Q3=1，应取消，变为0，同时将Q2由0增至1。
接运放反相输入端 各电子开关S受D控制
第6页，共27页。
流向运放A点的总电流可表示为：
IΣ= I3 +I2 +I1 +I0 ＝2U0RR D3+2U1RR D2+2U2RR D1+2U3RR D0 ＝2U3RR（23D3 +22D2 +21D1 +20D0）
如何设计简单的模数转换器和数模转换器电路
如何设计简单的模数转换器和数模转换器电路在电子领域中，模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）是常见的电路设备，它们可以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。
本文将介绍如何设计一种简单但有效的模数转换器和数模转换器电路。
一、模数转换器（ADC）电路设计：ADC的作用是将模拟信号转换为数字信号。
以下是一个简单的ADC电路设计方案：1. 采样电路：ADC的第一阶段是采样，即对模拟信号进行定期的采样。
可以使用开关电容电路或样保持电路来实现这一功能。
这些电路可以将输入信号保持在一个电容中，然后在固定的采样时间内读取电容电压。
2. 量化电路：采样之后，接下来需要将模拟信号量化为数字信号。
使用比较器和计数器可以实现这一过程。
比较器将采样信号与一个参考电压进行比较，并产生高低电平的输出信号。
计数器用于计算比较器输出信号的个数，并将其转换为数字表示。
3. 数字处理电路：ADC的最后一步是数字处理，即将量化后的数字信号进行处理和滤波。
这个过程可以使用微处理器或数字信号处理器（DSP）来完成。
数字处理电路可以对信号进行滤波、平滑和放大等操作，以提高最终输出结果的质量。
二、数模转换器（DAC）电路设计：DAC的作用是将数字信号转换为模拟信号。
以下是一个简单的DAC电路设计方案：1. 数字信号处理：DAC的第一步是对数字信号进行处理。
这可以通过计算机、FPGA或其他数字处理设备来完成。
在这一步中，将数字信号转换为对应的数值表示。
2. 数字到模拟转换：将处理后的数字信号转换为模拟信号的常用方法是使用数字锯齿波发生器。
数字锯齿波发生器通过逐步增加或减小电压的值来产生连续的模拟输出信号。
可以使用操作放大器和运算放大器来实现这个功能。
3. 输出放大和滤波：模拟信号产生后，可能需要通过放大器进行放大以适应实际应用场景。
此外，还可以使用滤波器来去除模拟信号中的噪声和杂散成分，以提高输出信号的质量和稳定性。
总结：通过以上简单的电路设计方案，我们可以实现基本的模数转换器和数模转换器。
数模和模数转换器
第八章 数模和模数转换器
所以电路中的电流关系如下：
第八章 数模和模数转换器
流入运放反相端的总电流在二进制数D控制下的表达式为
第八章 数模和模数转换器
输出电压
由上式可以看出，此电路完成了从数字量到模 拟量的转换。倒T形电阻网络由于其各支路电流不 随开关状态而变化，有很高的转换速度， 因此在 D/A转换器中被广泛使用。
2. ICL7106 A/D转换器 转换器 转换器
第八章 数模和模数转换器
ICL7106是双积分型CMOS工艺4位BCD码输出A/D转换器， 它包含双积分A/D转换电路、基准电压发生器、时钟脉冲产生 电路、自动极性变换、调零电路、七段译码器、LCD驱动器及 控制电路等。电路采用9 V单电源供电，CMOS差动输入， 可 直接驱动 位液晶显示器(LCD)。
3) 转换时间 转换时间 转换时间是A/D转换器完成一次从模拟量到数字 转换时间是A/D转换器完成一次从模拟量到数字 量的转换所需的时间，它反映了A/D转换器的转换速度。 量的转换所需的时间，它反映了A/D转换器的转换速度。
第八章 数模和模数转换器
8.2.2 典型的 典型的A/D转换器原理 转换器原理 1. 逐次比较型 逐次比较型A/D转换器 转换器
第八章 数模和模数转换器
在第二次积分结束时， 有 （8-3） 设CP脉冲的周期为TC，则式（7-3）可变为 即 （8-4）
（8-5）
第八章 数模和模数转换器
8.2.3 集成 集成A/D转换器及其应用 转换器及其应用 1. ADC0804 A/D转换器
图8-13 ADC0804外引线图
第八章 数模和模数转换器
1) 采样保持
第八章 数模和模数转换器
采样是在在时间上连续变化的信号中选出可供转换成数字 量的有限个点。根据采样定理，只要采样频率大于二倍的模拟 信号频谱中的最高频率， 就不会丢失模拟信号所携带的信息。 这样就把一个在时间上连续变化的模拟量变成了在时间上离散 的电信号。由于每次把采样电压转换成数字量都需要一定的时 间，因此在每次采样后必须将所采得的电压保持一段时间。 完 成这种功能的便是采样保持电路。图8-9示出了采样保持电路的 原理电路。
什么是电路中的数模转换和模数转换
什么是电路中的数模转换和模数转换电路中的数模转换和模数转换是指将数字信号和模拟信号互相转换的过程。
在现代电子设备和通信系统中，这两种转换方式起着至关重要的作用。
1. 数模转换：数模转换是将数字信号转换为模拟信号的过程。
在数字电路中，所有信息都以二进制形式表示，通过数模转换可以将数字信号转换为模拟电压、电流或其他模拟形式的信号。
常见的数模转换器是数字到模拟转换器（DAC），它将数字信号转换为模拟信号的输出。
数模转换器通常由一个数字输入和一个模拟输出组成。
数模转换器的输入可以是数字编码、数字信号或数字数据，输出信号则是连续的模拟波形。
在数模转换的过程中，数字信号经过采样和量化，然后根据一定的规则转换为相应的模拟信号。
数模转换在诸多应用中发挥着重要的作用，如音频和视频处理、通信系统中的调制解调器等。
通过数模转换，数字信号能够在模拟电路中进行处理和传输，实现数字与模拟信号之间的无缝衔接。
2. 模数转换：模数转换是将模拟信号转换为数字信号的过程。
在大部分现代电子设备中，数字信号更易于处理和存储，因此需要将模拟信号转换为数字信号以进行后续处理。
模数转换器（ADC）是常见的模数转换设备，它将模拟信号转换为离散的数字化信号。
模数转换器通常包含一个模拟输入和一个数字输出。
在模数转换的过程中，连续的模拟波形被分段采样，然后经过量化，最终转换为离散的数字信号。
适当的采样频率和精度可以确保模拟信号在数字化后能够保持较高的还原度。
模数转换在许多领域中被广泛使用，如音频和视频编码、传感器信号处理、通信系统中的调制解调器等。
通过模数转换，模拟信号可以被数字电路准确地表示和处理，实现了数字系统对模拟信号的感知和操作。
总结：数模转换和模数转换是电路中常见的信号转换方式，它们相互补充，使得数字和模拟信号能够在电子设备和通信系统中相互转换。
数模转换将数字信号转换为模拟信号，模数转换则将模拟信号转换为数字信号。
这两种转换方式的应用广泛，并在现代电子技术中扮演着重要的角色。
数模转换器和模数转换器
vO
1
0t vI dt
Qn (a)
o
vs 1
( b) o
vo
(c) o
vc
( d)
o
vG
(e) o
T1
1
T1
t1
+ vI
T2
t2
t
t VR EF
t
2
vp
t λ
T2
t
由于从v0O开<0始V计，数过。零比较器输出vC=1，控制门G打开。计数器
经过2n个时钟脉冲后，触发器FF0～FFn－1都翻转到0态，而Qn=1，开关 S1由A点转到B点，第一次积分结束。第一次积分时间为：
（2）转换误差——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，相对误差≤±LSB/2，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。
2. 转换时间——指从转换控制信号到来开始，到输出端得到稳定的数字信号 所经过的时间。
二． 取样—保持电路
电路组成及工作原理（取Ri=Rf）:
N沟道MOS管T作为开关用。
当控制信号vL为高电平时，T导通，vI经电阻Ri和T向电容Ch充电。 则充电结束后 vO=－vI=vC。
当控制信号返回低电平后，T截止。Ch无放电回路，所以vO的数值 可被保存下来。
Rf
Ri
vI
T
Ch
vo
A
vL
三． 并行比较型A/D转换器（3
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）。
电路中的模数转换器与数模转换器认识模数转换器与数模转换器的特点和应用
电路中的模数转换器与数模转换器认识模数转换器与数模转换器的特点和应用电路中的模数转换器与数模转换器随着电子技术的发展，电路设计已成为现代工业的核心部分。
在电路中，模数转换器（analog-to-digital converter，简称ADC）和数模转换器（digital-to-analog converter，简称DAC）被广泛应用于信号处理中。
本文将介绍模数转换器和数模转换器的特点和应用。
一、模数转换器（ADC）模数转换器是一种将模拟信号转换成数字信号的电路。
它通过量化和编码来实现此转换过程。
但是，由于模拟信号是连续的，而数字信号是离散的，因此在这个过程中会产生一些误差。
ADC的特点1.分辨率：ADC的分辨率决定了它可以识别多少个数字值。
理论上，分辨率越高，转换的数字信号就越接近于输入的模拟信号。
分辨率通常以位数（bit）表示，如8位、10位、12位等。
2.采样率：ADC的采样率是指在每秒钟内采样的次数。
采样率越高，转换出的数字信号就越接近于原始的模拟信号。
3.速度：ADC的速度很重要，尤其在高速信号处理的应用中。
速度越快，ADC就能够更快地处理信号。
ADC的应用ADC在实际应用中被广泛使用。
例如，它可以用于从实际世界中采集和数字化传感器信号，例如压力、温度和重量。
它也会用于数字音频设备中，例如记录和播放音频信号。
二、数模转换器（DAC）数模转换器是一种将数字信号转换成模拟信号的电路。
它通过解码和反量化来实现此转换过程。
与ADC一样，由于数字信号是离散的，而模拟信号是连续的，因此在这个过程中也会产生一定的误差。
DAC的特点1.分辨率：DAC的分辨率也会影响其输出的精度。
通常以位数（bit）表示，例如8位、10位和12位。
2.采样速率：DAC的采样速率对它的输出质量非常重要。
输出的模拟信号将受到采样速率和输入的数字信号的影响。
3.输出电压范围：DAC的输出电压范围通常也会影响其在实际应用中的使用。
数模转换与模数转换器的原理与设计
数模转换与模数转换器的原理与设计数模转换和模数转换器是数字电子技术中常用的重要组件，是将模拟信号转换为数字信号或数字信号转换为模拟信号的关键设备。
在本文中，我们将介绍数模转换器（DA转换器）和模数转换器（AD转换器）的原理和设计。
一、数模转换器的原理与设计数模转换器（DA转换器）是将数字信号转换为模拟信号的设备。
它将数字信号按照一定的规则转换为模拟电压或电流输出，实现数字信号到模拟信号的转换。
数模转换器主要包括数字输入端、模拟输出端、数字控制电路和模拟输出电路。
数模转换器的原理是通过将数字输入信号通过根据控制信号的高低电平来控制开关电路的通断状态，由此来改变输出端的电压或电流。
常用的数模转换器有R-2R阻网络转换器、串行输入并行输出型转换器、并行输入串行输出型转换器等。
设计数模转换器时需要考虑以下几个要素：1. 分辨率：定义了转换器的精度，通常用比特数（Bit）来表示。
较高的分辨率意味着更精确的模拟输出。
2. 参考电压：转换器需要参考电压用于模拟输出的范围。
参考电压的选择需要根据具体应用场景来确定，通常为标准电压。
3. 输出范围：定义了模拟输出信号的最小和最大电压或电流值，用于确定模拟输出信号的幅值。
4. 更新速率：指的是数模转换器完成一次转换所需的时间，通常用赫兹（Hz）表示。
高的更新速率使得转换器能够快速响应输入信号的变化。
二、模数转换器的原理与设计模数转换器（AD转换器）是将模拟信号转换为数字信号的设备。
它将连续变化的模拟输入信号按照一定的规则转换为离散的数字输出信号。
模数转换器主要包括模拟输入端、数字输出端、模拟输入电路和数字控制电路。
模数转换器的原理是将模拟输入信号进行采样和量化，然后将量化结果转换为二进制数字输出。
常用的模数转换器有逐次逼近型转换器、积分型转换器、闪存型转换器等。
设计模数转换器时需要考虑以下几个要素：1. 采样率：采样率是指模数转换器对模拟输入信号进行采样的频率。
较高的采样率能够更准确地还原模拟输入信号。
数字模拟电路-12数模与模数转换器
信号的压缩与解压缩
利用数模和模数转换器，可以对通信信号进行压缩和解压缩，提高 传输效率和接收质量。
无线通信与卫星通信
在无线通信和卫星通信中，数模和模数转换器用于信号的转换和处理， 实现远距离通信和高质量语音、视频传输。
05 数模与模数转换器的挑战 与未来发展
串行DAC
串行DAC采用R-2R梯形网络或电荷再分配技术，通过逐位转换实 现数字到模拟的转换。其精度高，但转换速度相对较慢。
Σ-Δ DAC
Σ-Δ DAC采用过采样技术和噪声整形技术，在较低的分辨率下实现 高精度转换。其抗噪声能力强，适用于高精度应用。
DAC的性能指标
分辨率
线性度
DAC的分辨率指输出模拟电压的最小单位 变化量，通常以位数表示。分辨率越高， 输出电压变化越细腻。
ADC的工作原理
01
02
03
采样
将连续的模拟信号转换为 离散的数字信号，通过一 个适当频率的时钟信号控 制。
量化
将连续的模拟信号转换为 离散的数字信号，通过一 个适当的量化器实现。
编码
将量化后的信号转换为二 进制代码，输出数字信号。
常见的ADC类型
并行比较型ADC 逐次逼近型ADC
积分型ADC 流水线型ADC
DAC的线性度指实际输出模拟电压与理想 输出之间的偏差。线性度越高，偏差越小 ，输出信号质量越好。
转换精度
建立时间
转换精度指DAC的实际输出模拟电压与理 论输出之间的误差。误差越小，精度越高 。
建立时间指DAC从数字输入到稳定模拟输 出的时间。建立时间越短，表明DAC的响 应速度越快。
03 模数转换器（ADC）
模数转换器和数模转换器
第10章模数转换器和数模转换器本章主要介绍了（1）数模转换器DAC的基本原理及多种数模转换器DAC的转换原理。
（2）数模转换器DAC的主要性能。
（3）模数转换器ADC的基本原理及多种模数转换器ADC的主要性能指标。
（4）常用集成DAC、ADC芯片及其使用方法。
教学基本要求掌握D/A和A/D转换器的主要性能指标。
理解D/A和A/D转换器的工作原理。
了解常用集成芯片的使用方法。
重点与难点本章重点：D/A和A/D转换器的基本概念和主要性能指标。
本章难点：D/A和A/D转换器的工作原理。
主要教学内容10.1 数模转换器的基本原理10.1.1 数模转换器的概念10.1.2 数模转换原理10.1.3 数模转换器的构成及不同类型数模转换器的特点10.2 DAC的转换精度与转换速度10.2.1 转换精度10.2.2 转换速度10.3 模数转换器的基本原理10.3.1 模数转换器的基本原理10.3.2 实现模数转换的步骤10.3.3 模数转换器的构成及不同类型模数转换器的特点10.4 模数转换器的主要技术指标10.4.1 转换精度10.4.2 转换速度10.1数模转换器的基本原理10.1.1 数模转换器的概念经数字系统处理后的数字量，有时又要求再转换成模拟量以便实际使用，这种转换称为“数模转换”。
完成数模转换的电路称为数模转换器，简称DAC（Digital to Analog Converter）。
10.1.2 数模转换原理将输入的每一位二进制代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将代表各位的模拟量相加，所得的总模拟量就与数字量成正比，这样便实现了从数字量到模拟量的转换。
其中为二进制数按位权展开转换成的十进制数值。
10.1.3 数模转换器的构成及不同类型数模转换器的特点DAC主要由数字寄存器、模拟电子开关、位权网络、求和运算放大器和基准电压源（或恒流源）组成。
用存于数字寄存器的数字量的各位数码，分别控制对应位的模拟电子开关，使数码为1的位在位权网络上产生与其位权成正比的电流值，再由运算放大器对各电流值求和，并转换成电压值。
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8.2 数/模转换器(DAC)
DAC0832芯片上各管脚的名称和功能说明如下： ：片选信号， 输入，低电平有效。 ILE ： 输入锁存允许信号，输入，高电平有效。 ： 输入数据写选通信号，输入，低电平有效。当 与
同时有效时，将输入数据装入输入寄存器。 ： DAC寄存器写选通信号，输入，低电平有效。当 与
8.2 数/模转换器(DAC)
8.2.4 集成DAC举例
DAC0832是常用的集成DAC，它是用CMOS工艺制成的 双列直插式单片八位DAC，可以直接与Z80、8080、 8085、MCS51等微处理器相连接。其主要特性：
(1) 分辨率为8位 (2) 电流稳定时间1μs (3)可工作于单缓冲、双缓冲、直通等工作方式下 (4)只需在滿量程下调整其线性度 (5)单一电源供电（+5V～+15V） (6)低功耗（20mW） DAC0832集成电路结构框图和管脚排列图如图8-5所示。
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8.2 数/模转换器(DAC)
如图8-3所示为一个四位倒T型电阻网络DAC电路原理图 （按同样结构可将它扩展到任意位），它由数据锁存器（图 中未画）、模拟电子开关（S）、 R-2R倒T型电阻网络、运 算放大器（A）及基准电压UREF组成。
模拟电子开关S3、S2、S1、S0分别受数据锁存器输出的数 字信号D3、D2、D1、D0控制。当某位数字信号为1时，相 应的模拟电子开关接至运算放大器的反相输入端（虚地）； 若为0则接同相输入端（接地）。
(3) 直通方式：如图8-6（c）所示： 和 都接地，两 个寄存器都处于常通状态，输入数据直接经两寄存器到DAC 进行转换，故这种工作方式称为直通方式。
实际应用时，要根据控制系统的要求来选择工作方式。
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8.3 模/数转换器(ADC)
8.3.1 ADC
A/D转换器的功能是把模拟量转换为数字量。转换过程通过 取样、保持、量化和编码四个步骤完成。模拟信号的大小随 着时间不断地变化，为了通过转换得到确定的值，对连续变 化的模拟量要按一定的规律和周期取出其中的某一瞬时值进 行转换，这个值称为采样值。采样频率一般要高于或至少等 于输入信号最高频率的2倍，实际应用中采样频率可以达到 信号最高频率的4～8倍。对于变化较快的输入模拟信号， A/D转换前可采用采样保持器，使得在转换期间保持固定的 模拟信号值。相邻两次采样的间隔时间称为采样周期。为了 使输出量能充分反映输入量的变化情况，采样周期要根据输 入量变化的快慢来决定，而一次A/D转换所需要的时间显然 必须小于采样周期。
一连串取样脉冲后，输出电压Uo(t) 波形如图8-8（b）所
示。
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8.3 模/数转换器(ADC)
2. 输入的模拟信号经取样—保持后，得到的是阶梯形模拟信号。
必须将阶梯形模拟信号的幅度等分成n级，每级规定一个基 准电平值，然后将阶梯电平分别归并到最邻近的基准电平上。 图8-9中两种量化编码方法的比较称为量化。量化中的基准 电平称为量化电平，取样保持后未量化的电平Uo值与量化电 平Uq值之差称为量化误差δ，即δ=Uo-Uq。量化的方法一 般有两种：只舍不入法和有舍有入法（或称四舍五入法）。 用二进制数码来表示各个量化电平的过程称为编码。图8-9 表示了两种不同的量化编码方法。
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8.1 概 述
用计算机对生产过程进行实时控制，其控制过程原理方框图 如图8-1所示。由A/D转换器把由传感器采集来的模拟信号 转换成为数字信号，送计算机处理，当计算机处理完数据后， 把结果或控制信号输出，由D/A转换器转换成模拟信号，送 执行元件，对控制对象进行控制。可见，ADC和DAC是数 字系统和模拟系统相互联系的桥梁，是数字系统的重要组成 部分。
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8.2 数/模转换器(DAC)
DAC0832主要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。它有两个分别控制 的数据寄存器，可以实现两次缓冲，所以使用时有较大的灵 活性，可根据需要接成不同的工作方式。DAC0832中采用 的是倒T型R-2R电阻网络，无运算放大器，是电流输出，使 用时需外接运算放大器。芯片中已经设置了Rfb, 只要将9号 管脚接到运算放大器输出端即可。但若运算放大器增益不够， 还需外接反馈电阻。
IOUT2 ：DAC输出电流2，与数字量的反码成正比。 Rfb：反馈电阻输入引脚，反馈电阻在芯片内部，可与运算放
大器的输出直接相连。 UREF：基准电源的输入。 VCC： 数字部分的电源输入端，可在+5V到+15V范围内选
取。 DGND： 数字电路地。 AGND： 模拟电路地。 结合图8-5(a)可以看出A/D转换器进行各项功能时，对控
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8.3 模/数转换器(ADC)
ADC可分为直接ADC和间接ADC两大类。在直接ADC中， 输入模拟信号直接被转换成相应的数字信号，如计数型ADC、 逐次逼近型ADC和并行比较型ADC等，其特点是工作速度 高，转换精度容易保证，调准也比较方便。而在间接ADC中， 输入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，如单次积分型ADC、 双积分型ADC等，其特点是工作速度较低，但转换精度可以 做得较高，且抗干扰性强，一般在测试仪表中用得较多。下 面介绍常用的逐次逼近型ADC和一种常用的集成电路组件。
推广到n位DAC，则有
U0
U REF 2n
(Dn1 2n1
Dn2 2n1
...
D1 21
D0 20 )
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8.2 数/模转换器(DAC)
8.2.3 DAC的主要技术指标
目前DAC的种类比较多，制作工艺也不相同，按输入字长 可分为8位、10位、12位、及16位等；按输出形式可分为 电压型和电流型等；按结构可分为带有数据锁存器和无数据 锁存器两类。不同类型的DAC在性能上的差异较大，适用 的场合也不尽相同。因此，清楚DAC的一些技术参数是十 分必要的。以下介绍DAC的一些主要技术指标：
图8-3所示电路从UREF向左看，其等效电路如图8-4所示， 等效电阻为R，因此总电流 I=UREF/R。
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8.2 数/模转换器(DAC)
流入每个2R电阻的电流从高位到低位依次为I/2、I/4、
I/8、 I/16， 流入运算放大器反相输入端的电流为
IΣ
D3
I 2
D2
I 4
D1
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8.2 数/模转换器(DAC)
8.2.1 D/A转换器的基本工作原理
D/A转换器用于将输入的二进制数字量转换为与该数字量成 比例的电压或电流。A/D转换的原理有多种，但功能相同， 下面以倒T型电阻网络D/A换器为例，介绍其工作原理。
8.2.2倒T型电阻网络DAC
倒T型电阻网络D/A换器的组成框图如图8-2所示。图中， 数据锁存器用来暂时存放输入的数字量，这些数字量控制模 拟电子开关，将参考电压源UREF按位切换到电阻译码网络 中变成加权电流，然后经运放求和，输出相应的模拟电压， 完成D/A转换过程。
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8.3 模/数转换器(ADC)
ADC把取样信号转换成数字信号需要一定的时间，需要将这 个断续的脉冲信号保持一定时间以便进行转换。如图8-8(a) 所示是一种常见的取样保持电路，它由取样开关、保持电容 和缓冲放大器组成。
在图8-8(a)中，利用场效应管做模拟开关，在取样脉冲CP 到来的时间τ内，开关接通，输入模拟信号Ui(t)向电容C充 电，当电容C的充电时间常数tC时，电容C上的电压在时间τ 内跟随Ui(t)变化。取样脉冲结束后，开关断开，因电容的 漏电很小且运算放大器的输入阻抗又很高，所以电容C上电 压可保持到下一个取样脉冲到来为止。运算放大器构成跟随 器，具有缓冲作用，以减小负载对保持电容的影响。在输入
可见，n越大，分辨最小输出电压的能力也越强, 分辨率就越 高。
2. 转换精度是指DAC在整个工作区间实际输出的模拟电压值与
理论输出的模拟电压值之差。显然，这个差值越小，电路的 转换精度越高。 3. 建立时间是指DAC从输入数字信号开始到输出模拟电压或电 流达到稳定值时所用的时间。
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I 8
D0
I 16
U REF 24 R
(D3
23
D2
22
D1 21
D0
20)
所以运算放大器的输出电压为
U0
IΣ RF
U REF RF 24 R
(D3 2 3
D2 22
D1 21 D0 20 )
若RF=R,
则有
U0
U REF 2n
(Dn1 2n1 Dn2 2n2 ... D1 21 D0 20 )
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8.2 数/模转换器(DAC)
(2) 单缓冲器方式：如图8-6 (b)所示： 接地，使DAC 寄存器处于常通状态，当需要D/A转换时，给 一个负脉 冲，使输入数据经输入寄存器直接存入DAC寄存器中并进行 转换。这种工作方式称为单缓冲方式，即通过控制一个寄存 器的锁存，达到使两个寄存器同时选通及锁存。
制信号电平的要求如表8-1所示。
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8.2 数/模转换器(DAC)
DAC0832在不同信号组合的控制下可实现三种工作方式： 双缓冲器型、单缓冲器型和直通型。如图8-6所示。
(1) 双缓冲器方式：如图8-6 (a)所示：首先，给 一个 负脉冲信号，将输入数据先锁存在输入寄存器中。当需要 D/A转换时，再给 一个负脉冲信号，将数据送入DAC 寄存器中并进行转换，这种工作方式称为两级缓冲方式。
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8.3 模/数转换器(ADC)
1. 取样（又称抽样或采样）是将时间上连续变化的模拟信号转
换为时间上离散的模拟信号，即转换为一系列等间隔的脉冲。 其过程如图8-7所示。图中, Ui为模拟输入信号，CP为取样 信号，Uo为取样后输出信号。 取样电路实质上是一个受控开关。在取样脉冲CP有效期τ内， 取样开关接通，使Uo=Ui；在其他时间(TS-τ)内，输出 U信o号=的0。一因个此取，样每值经。过一个取样周期，在输出端便得到输入 为了不失真地用取样后的输出信号Uo来表示输入模拟信号Ui， 取样频率fS必须满足fS≥2fmax(此式为取样定理）。其中, fmax为输入信号Ui的上限频率（即最高次谐波分量的频率）。