数模转换器基本原理及常见结构说课讲解
数模转换器设计与应用技术
数模转换器设计与应用技术数模转换器是现代电子技术领域中一项重要的技术，它可以将数字信号转换为模拟信号，实现数字与模拟之间的互相转换。
在多种应用中，数模转换器都发挥着不可或缺的作用。
本文将介绍数模转换器的设计原理和应用技术。
一、数模转换器的设计原理1.1 数模转换器的基本概念数模转换器是一种电路，它可以将数字信号转换为模拟信号。
数字信号的特点是离散的，而模拟信号是连续的。
通过数模转换器，我们可以将数字信息转换为连续的电压信号，以供后续的处理和分析。
1.2 数模转换器的基本结构数模转换器通常由模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）两部分组成。
其中，ADC将模拟信号转换为数字信号，而DAC则将数字信号转换为模拟信号。
1.3 数模转换器的工作原理数模转换器的工作原理基于采样和量化的概念。
首先，采样器会周期性地对模拟信号进行采样，将连续的信号转换为离散的采样值。
接下来，量化器会对采样值进行量化处理，将其转换为离散的数字值。
最后，DAC会将数字值转换为相应的模拟信号输出。
二、数模转换器的应用技术2.1 音频领域中的应用数模转换器在音频领域中有广泛的应用。
例如，在音频播放器中，DAC起到将数字音频信号转换为模拟音频信号的作用，以供耳机或扬声器播放。
另外，ADC也常用于音频采集领域，将模拟音频信号转换为数字音频信号进行存储和处理。
2.2 通信领域中的应用在通信领域中，数模转换器也扮演着重要的角色。
例如，在数码电视和无线通信系统中，ADC会将模拟视频信号或模拟音频信号转换为数字信号进行传输和处理。
而DAC则在数字调制解调器中将数字信号转换为模拟信号，以供解调和输出。
2.3 测量与控制领域中的应用在测量和控制领域中，数模转换器也应用广泛。
例如，在温度传感器中，ADC会将模拟温度信号转换为数字信号进行测量和控制。
而在机器人控制系统中，DAC会将数字信号转换为模拟控制信号，以控制机器人的运动和动作。
2.4 图像与视频领域中的应用在图像与视频处理领域，数模转换器也发挥着重要的作用。
数模转换器工作原理
数模转换器工作原理
数模转换器（DAC）是一种将数字信号转换为模拟信号的重要器件，广泛应用于各种数字通信系统、音频设备、仪器仪表等领域。
其工作原理主要包括数字信号输入、数字量化、模拟输出等几个方面。
首先，当数字信号输入到数模转换器中时，它会经过一个数字量化的过程。
这个过程中，输入的数字信号会被分割成若干个离散的量化级别，然后转换成对应的模拟电压或电流输出。
在这个过程中，数模转换器的分辨率和采样频率是至关重要的参数，它们直接影响着转换后的模拟信号的精度和准确度。
其次，经过数字量化后的信号会经过一定的处理和滤波，以保证输出的模拟信号质量。
这个过程包括去除高频噪声、平滑输出波形等操作，以确保输出的模拟信号能够准确地表达原始的数字信号。
在这个过程中，数模转换器的线性度、失真度等参数会对输出信号的质量产生重要影响。
最后，经过处理和滤波后的信号将被输出为模拟电压或电流信号。
这个输出信号可以直接接入到模拟电路中，如功放、滤波器等，从而实现数字信号到模拟信号的转换。
在这个过程中，数模转换器的输出阻抗、输出范围等参数会对接收端的电路设计产生一定的影响。
总的来说，数模转换器的工作原理主要包括数字信号输入、数字量化、模拟输出等几个关键步骤。
在实际应用中，设计人员需要根据具体的应用场景和要求，选择合适的数模转换器，并合理设计其外围电路，以确保转换效果的准确和稳定。
同时，随着科技的不断发展，数模转换器的性能和技术也在不断提升，为各种应用提供了更加可靠和高质量的数字到模拟信号转换解决方案。
数模转换器工作原理
数模转换器工作原理
数模转换器是一种将数字信号转换为模拟信号的电子器件。
它的工作原理包括以下几个关键步骤。
首先，数模转换器接收到一个输入的数字信号。
这个数字信号是以二进制形式表示的，即由一串0和1组成的数列。
接下来，数模转换器将输入的数字信号通过采样和量化过程进行处理。
采样是指以固定的时间间隔对输入信号进行抽样，将每个抽样点的幅值记录下来。
量化是指将每个抽样点的幅值映射到一组离散的模拟信号值之间，以表示输入信号的数值大小。
然后，数模转换器使用一个数字到模拟转换器（DAC）来将
量化后的数字信号转换为模拟信号。
DAC将每个量化的数字
信号值映射到一个相应的模拟信号幅值上，形成一个连续的模拟信号波形。
最后，经过数字到模拟转换的处理，数模转换器通过输出端口将转换后的模拟信号传递给外部电路或设备进行进一步处理或使用。
总结起来，数模转换器的工作原理可以简化为接收数字信号、采样和量化、数字到模拟转换，最终将数字信号转换为模拟信号输出。
这个过程将数字信息转换为连续的模拟波形，使得数字信号可以在模拟电路中进行处理和传输。
【精品】数模转换与模数转换
【关键字】精品第7章数-模转换与模-数转换第1讲数-模转换一、教学目的：1、数模转换的基本原理。
2、理解常见的数模转换电路。
3、掌握数模转换电路的主要性能指标。
二、主要内容：1、数模转换的定义及基本原理2、权电阻D/A转换器、倒T型D/A转换器的电路结构特点、工作原理及其主要技术参数3、DAC主要性能指标三、重点难点：权电阻D/A转换器、倒T型D/A转换器的电路结构特点、工作原理及其主要技术参数。
四、课时安排：2学时五、教学方式：课堂讲授六、教学过程设计复习并导入新课：新课讲解：[重点难点]权电阻D/A转换器、倒T型D/A转换器的电路结构特点、工作原理及其主要技术参数，逐次逼近型A/D转换器、双积分型A/D转换器的电路结构特点、工作原理及其主要技术参数。
[内容提要]本章介绍数字信号和模拟信号相互转换的基本原理和常见转换电路。
必要性与意义：自然界中，许多物理量是模拟量，电子系统中的输入、输出信号多数也是模拟信号。
而数字系统处理的数字信号却具有抗干扰能力强、易处理等优点；利用数字系统处理模拟信号的情况也越来越普遍。
由于数字系统只能对数字信号进行处理，因此要根据实际情况对模拟信号和数字信号进行相互转换。
随着计算机技术和数字信号处理技术的快速发展，在通信、自动控制等许多领域，常常需要将输入到电子系统的模拟信号转换成数字信号后，再由系统进行相应的处理，而数字系统输出的数字信号，还要再转换为模拟信号后，才能控制相关的执行机构。
这样，就需要在模拟信号与数字信号之间建立一个转换接口电路—模数转换器和数模转换器。
A/D转换定义：将模拟信号转换为数字信号的过程称为模数转换（Analog to Digital），或A/D转换。
能够完成这种转换的电路称为模数转换器（Analog Digital Converter），简称ADC。
D/A转换定义：将数字信号转换为模拟信号的过程称为数模转换（Digital to Analog），或D/A转换。
数字电子技术教学课件第8章 数模与模数转换器
(1) 数字式可编程增益控制电路
I
D0
D1
D2
D7
D8
D9
RF
I OUT1 -
IOUT 2
O
+
2R 2R
2R
2R
R
R
R
2R
2R
2R
R
R
R
VREF
I
D0
D1
D2
D7
D8
D9
RF
I OUT1 -
IOUT 2
O
+
2R 2R
2R
2R
R
R
R
2R
2R
2R
R
R
R
VREF
倒T形电阻网络
Iout1＝ I0 + I1 + I2 +… I9
D0
D1
பைடு நூலகம்D2
D7
AD7520
10位CMOS电流开关型D/A转换器
D8
D9
10K
RF
R
IOUT1
–
IOUT2
O
+
2R 2R
2R
2R
R
R
R
2R
2R
2R
10K 20K
R
R
VREF
使用:1)要外接运放，
2)运放的反馈电阻可使用内部电阻 ， 也可采用外接电阻）
O
VREF 210
Rf R
9 i0
( Di
实际的权电流D/A转换器电路
(M SB )
D3
D2
(LSB )
D1
D0
i
Rf –
A1
O
第十章十一章数模及模数转换详解演示文稿
+3
+2
+1 0
偏移码
+3 +2 +1 0 -1 -2
-3
-4
可见，单极性码是正数，偏移码是单极性码加上一 个偏移量而得(本例的偏移量为-4)。
10
目前十页\总数七十一页\编于七点
⑤输出模拟量的极性
有单极性输出、双极性输出。 对需要正负电压控制的设备，要使用双极性DAC，或在 输出电路中采取措施，使输出电压有极性变化。
另外，在系统中，D/A转换器也是一种微机的外 围设备，因此，在实际使用中，无论D/A转换器的 内部是否带有数据锁存器，都经常利用并行I/O接 口芯片与CPU相连，这样，在时序配合和驱动能力上 都容易和CPU一致，使设计简化和调试方便。并增 加系统的可靠性。
14
目前十四页\总数七十一页\编于七点
10.2 D/A转换器接口电路设计
11
目前十一页\总数七十一页\编于七点
二、D/A转换器与微处理器的接口方法
1. 接口的任务
主要任务是要解决CPU与DAC之间数据缓冲问题。
原因之一在于CPU的输出数据在数据总线上出现的时间 很短暂，只有几个时钟周期。因此，D/A转换器接口必
须能将数据保存起来供转换之用。
原因之二在于，若CPU的数据总线宽度与DAC的分辨
压，则它能分辨的最小电压=5V/1024=5mV。可见其分
辨率高于8位的D/A转换器。
4
目前四页\总数七十一页\编于七点
②转换时间
指数字量输入到完成转换．输出达到最终值并稳定 为止所需的时间。
电流型D／A转换较快。
电压型D/A转换较慢，取决于运算放大器的响应时间。 一般在几ns到几百µs之内。
数模模数转换
能分解的最小量。
图中为
1 2n
1 ，要减少量化误差，只要增
16
加数字编码信号的位数。
图9-3 D/A转换器输出特性
15
0 0000
1111
例如：输入二进制代码为千位数码，其输 出电压可能的最小变化为等值输出的1/1024。
下图为一个n位D/A转换器的方框图。
D0 数 字 D1 输 入
Dn-1
D/A转换器可以看作是一个译码器，它是将 输入的二进制数字信号器(或称编码信号)转换(翻 译)成模拟信号，并以电压或电流形式输出。
图9-3表示了4位二进制代码的数字信号经
过D/A转换器后的输出模拟信号电压的对应关
系。每一个二进制代码的编码数字信号，都可以
翻译成一个相对应的十进制数值。
例如：(1010)2→(10)10 ，量化级到信息所
二、数据传输系统 目前在通信(例如移动数字电话)、遥控、遥
测、数据广播、数字电视等，需要进行远距离传 送，采用数字信号比模拟信号抗干扰性强、保密 性强。其系统方框图如下：
9.2 数模(D/A)转换器
一、基本原理 所谓D/A（数模）转换器就是将离散的数字
量转换为连续变化模拟量的数模转换器，又称为 D/A转换器或DAC。
运算放大器A1、三极管TR、电阻RR、R组 成了基准电流发生电路。基准电流IREF是由外加 的基准电压VREF和电阻RR决定。由于T3和TR具 有相同的VBE，而发射极回路电阻相差一倍，所 以它们的发射极电流也必然相差一倍。故有：
IREF
2IE3
VREF RR
VREF RR
I
将式(9-4)代入式(9-3)得:
当代码为0时，对应的恒流源接地。 故输出电压为：
第八章 数模模数转换电路PPT课件
输入模拟电压
VI （0～1/15）VREF （1/15～3/15）VREF （3/15～5/15）VREF （5/15～7/15）VREF （7/15～9/15）VREF （9/15～11/15）VREF （11/15～13/15）VREF （13/15～1）VREF
D2 Q4
寄存器状态 （编码器输入） Q7 Q6 Q5 Q4 Q3 Q2 Q1
I 24
(D323D222D121D020)
VOIRFI 24 RF(D 323D 222D 121D 020)
VR RE 2 F R 4Fi 30(D i2i);(IVR RE)F
对于 n位D/ A转换（RF取 R)
VOV2RnEFni01(Di 2i)
倒T形电阻网络D/A转换器的特点：
（1）电路结构比较简单； （2）电阻网络中的种类少（仅R和2R两种）。
二、 电子开关
1. CMOS电压开关
Di
2. CMOS电流开关（CB7520）
VDD
VDD
Ri
1
Ii
VSS
-VREF
Iout1 Iout2
Di
2R
VSS
R
R
2R
R
2R
d0
d1
d0
R
2R d2
d1
UREF（参考电压）
2R d2 R
输
Qn-1(MSB) 数
出
Qn-2
字
缓
输
冲
出
器
Q0(LSB)
①第一步送出Qn-1=1（最大砝码）将产生的D/A电压与输入电压VI比较。
②第二步根据比较结果决定Qn-1的去留，并加入Qn-2与VI比较。 ③依此类推直至加入Q0。 ④最后一步根据比较结果决定Q0的去留，并输出转换结果。