电路中的模数转换与数模转换
电路中的模数转换与数模转换在电路中，模数转换和数模转换是非常重要的概念。它们分别指的
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。
首先，让我们来了解一下什么是模拟信号和数字信号。模拟信号是
连续变化的信号，可以取任何值，例如声音、光线、温度等。而数字
信号是离散的信号，只能取有限个特定的值，通常用0和1表示。数
字信号常用于计算机和通信系统中，因为它们易于处理和传输。
模数转换是指将模拟信号转换为数字信号的过程。这个过程通常由
模数转换器（ADC）完成。ADC将连续的模拟信号按照一定的采样率
进行采样，并将每个采样点的模拟值转换为对应的数字值。这些数字
值可以代表模拟信号的幅度、频率等信息。模数转换的精度取决于
ADC的位数，位数越高，转换精度越高。
模数转换在很多领域中发挥着重要作用。例如，音频系统中的模数
转换用于将声音信号转换为数字信号，以便在计算机中进行音频处理
和存储。在医疗设备中，模数转换被用来测量生理信号，如心电图、
血压等。在工业控制系统中，模数转换被用来监测和控制各种物理量，如温度、湿度、压力等。
接下来，让我们来谈谈数模转换，它是将数字信号转换为模拟信号
的过程。数模转换通常由数模转换器（DAC）完成。DAC接收一串二
进制数字，并将其转换为对应的模拟值。数模转换的精度也取决于
DAC的位数，位数越高，转换精度越高。
数模转换常用于数字系统与模拟设备之间的接口。例如，在音频系
统中，数模转换器将数字音频信号转换为模拟音频信号，以便输出到
扬声器中。在图像系统中，数模转换器将数字图像信号转换为模拟图
像信号，以便输出到显示屏上。
除了模数转换和数模转换，还有一些相关的概念值得一提。一个是
采样率，它表示模拟信号的采样频率。采样率越高，可以获取到更多
的模拟信号细节，但也会增加处理和存储的成本。另一个是量化误差，它表示模拟信号与转换后的数字信号之间的差异。量化误差取决于
ADC或DAC的精度，以及信号的动态范围。
总之，模数转换和数模转换是电路中的重要概念。它们使得模拟信
号和数字信号之间可以相互转换，使得我们能够在数字系统中处理和
传输模拟信号。这些转换过程在各个领域中都发挥着重要作用，推动
了科技的发展和创新。通过不断改进和提高转换的精度，我们可以更
好地处理和利用信号信息，为人类创造更美好的生活。
模数和数模转换数模转换即将数字量转换为模拟电量电压或
第17章 模数和数模转换 数模转换即将数字量转换为模拟电量(电压或电流)，使输出的模拟电量与输入的数字量成正比。 实现数模转换的电路称数模转换器 模数转换即将模拟电量转换为数字量，使输出的数字量与输入的模拟电量成正比。 实现模数转换的电路称模数转换器 17.1 数模（D/A ） 转换器 一、D/A 转换器的基本原理及分类 1．数模转换的基本原理 要求：输出的模拟量与输入的数字量成正比。 输入数字量 D = (D n -1 D n -2 ??? D 1 D 0 ) 2 = D n -1 2n -1 + D n -2 2n -2 + ??? + D 1 21 + D 0 20 输出模拟电压 u O = D △ = (D n -1 2n -1 + D n -2 2n -2 + ??? + D 1 21 + D 0 20)△ △ 是 DAC 能输出的最小电压值，称为 DAC 的单位量化电压，它等于 D 最低位(LSB)为 1、其余各位均为 0 时的模拟输出电压(用 U LSB 表示)。 2．倒T 型网络D/A 转换器,基本原理如图示： D D n 输模D A C D 0 1D n -2 n -1 ?-u O 位二进制数入 拟电压输出 u O 2R
模拟开关 S i 打向“1”侧时，相应 2R 支路接虚地；打向“0”侧时，相应 2R 支路接地。故无论开关打向哪一侧，倒 T 型电阻网络均可等效为下图： 从 A 、B 、C 节点向左看去，各节点对地的等效电阻均为 2R 。 即 I 3 = 23 I 0， I 2 = 22 I 0， I 1 = 21 I 0， I 0 = 20 I 0 可见，支路电流值 Ii 正好代表了二进制数位 D i 的权值 2i 。 模拟开关 S i 受相应数字位 Di 控制。当 Di = 1 时，开关合向“1”侧，相应支 路电流 Ii 输出；Di = 0 时，开关合向“0”侧， Ii 流入地而不能输出。 i Σ = D 3 I 3 + D 2 I 2 + D 1 I 1 + D 0 I 0 = ( D 3 23 + D 2 22 + D 1 21 + D 0 20 ) I 0 = D I 0 3．D/A 转换器主要指标 常用 DAC 主要有权电阻网络 DAC 、 R - 2R 、T 形电阻网络 DAC 、R - 2R 倒 T 形电阻网络 DAC 和权电流网络 DAC 。其中，后两者转换速度快，性能好，因而被广泛采用，权电流网络 DAC 转换精度高，性能最佳。 (1) 分辨率：用输入的二进制数码的位数n 来表示。位数越多，分辨率就越高。 I R E F 2R A B C =4 =16因此，I = V R E F R I 3=I 2= 23( )，I 24I 2=I 32=22( )，I 24I I 1=I 22=21( )，I 24=I 8 I 0=I 12=20( )I 24I =-· R V u O D R ??4 F R E F 2 ，对n 位D A C u O =-D ·R R V n ??2F R E F
第八章 数模、模数转换电路
第八章 数模、模数转换电路 8.1 D/A 转换器 数模转换是将数字量转换为模拟电量（电流或电压），使输出的模拟电量与输入的数字量成正比。实现这种转换功能的电路叫数模转换器（DAC ）。 一，R －2R 倒T 形电阻网络的特点及转换原理 1. 电路工作原理 T 型电阻网络的基本结构如图8.1所示。 图8.1 R －2R 倒T 形电阻网络的等效电路 这是一个四级的T 型网络，电阻值为R 和2R 的电阻构成T 型，各级电流为：
网络可以类推到n级。这样实现了数字量到模拟量的转换。 T型网络的输出也可以接至运算放大器的同相和反相两个输入端，如图8.2所示。这种结构也称为倒T型电阻网络D/A转换器。 图8.2倒T型电阻网络D/A转换器 求和运算放大器的输出电压为: R F=R时 倒T形电阻网络由于流过各支路的电流恒定不变，故在开关状态变化时，不需电流建立时间，所以该电路转换速度高，在数模转换器中被广泛采用。 二、电子模拟开关 在各种D/A转换器中，几乎都要用到电子模拟开关。例如T型网络中的S0~S3就是电子模拟转换开关，这些开关的输入信号是数字信号，即只有0和1两个状态。下图为COMS 模拟开关的电路原理图。
图8.3 COMS模拟开关 在图8.3中,V1、V2、V3和保护二极管D组成输入级，V4、V5和V6、V7组成两级反相器。两级反相器的输出信号总是相反的，它们分别去控制输出管V8、V9，因此V8和V9总是一个导通一个截止。 三、 D/A转换器的主要技术参数 1．分辨率 分辨率是指D/A转换器模拟输出所能产生的最小电压变化量与满刻度输出电压之比。对于一个n位的D/A转换器，分辨率可表示为 ，为满刻度电压，为输入高位为零只有最低位为1时输出电压。 分辨率与D/A转换器的位数有关，位数越多，能够分辨的最小输出电压变化量就越小。
模数转换与数模转换电路问答
模数转换与数模转换电路问答 No. 001Σ-Δ型模数转换器与传统的A/D转换器有什么差别？ Σ-Δ型模数转换器由Σ-Δ调制器和数字抽取滤波器组成，Σ-Δ调制器量化对象不是传统A/D转换器中信号采样点的幅值，而是相邻两个采样点幅值之间的差值，并将这种值编码为1位的数字信号输出；数字抽取滤波器则具有数字抽取（重采样）和低通滤波的双重功能。它和传统滤波器最大的差别在于：传统的A/D转换器可以多个通道模拟信号输入共用一个转换器，而Σ-Δ型模数转换器是一个通道一个转换器，传统的A/D转换器每一通道的前端都需要一个抗混叠滤波器，而Σ-Δ型模数转换器因其数字抽取滤波器具有低通滤波功能而避免了混叠失真，所以不需要此器件。 No. 002I2C接口9通道14位电流DAC MAX5112的性能如何？ MAX5112是一款14位、9通道电流输出数/模转换器（DAC）（见图1）。该器件工作在低至3.0V电源，并提供14位的性能，而无需任何调整。 图1MAX5112的内部功能框图 器件输出范围优化用于偏置大功率可调节激光源，9个通道中每一路都带有电流源。并行连接DAC输出可获得额外电流或更高的分辨率。器件包含内部基准。 I2C兼容接口能够以高达400MHz的时钟速率驱动器件，通过高电平有效的
异步CLR输入能够将DAC复位至0，无需使用串口。器件为驱动接口逻辑电路提供独立的电源输入。 MAX5112工作在-40℃～+105℃温度范围，提供3mm×3mm、36焊球WLP 和5mm×5mm、32引脚TQFN封装。 MAX5112的特点和优势： ●低至3.0V的供电电压 ●集成多路复用器用于输出1和输出2 ●并行连接输出可增大电流或提高分辨率 ●I2C兼容串行接口 ●内部基准 ●过热保护 ●-40℃～+105℃温度范围 ●提供36焊球WLP或32引脚TQFN封装 No. 003A/D前都需要加抗混叠滤波器吗？ 根据奈奎斯特采样定律，A/D的采样频率fs必须高于信号最高频率的两倍，因此一般A/D在进行数模转换前，都会在A/D前加一个抗混迭滤波器，滤去fs/2以上的频率，消除混迭失真的影响。但有一种A/D前可以不加抗混叠滤波器，这种A/D就是Σ-ΔA/D转换器，Σ-Δ的采样频率非常高，通常远远大于fs，因此其抗高频干扰的能力很强，无需加抗混叠滤波器。 No. 004A/D转换器工作时的取样频率满足fs≥2fi（max）的要求就可以吗？还是越高越好？ 图2信号频率与采样频率 fs≥2fi（max）是为了保证能用低通滤波器将取样信号恢复为原来的被取样信号。这个低通滤波器的电压传输系数|A（f）|在低于fi（max）的范围内应保持不变，而在fs-fi（max）以前应迅速下降为0，如图2所示，因此A/D转换器工作时的取样频率必须高于fs≥2fi（max）所规定的频率。取样频率提高以后留给每次进行转换的时间也相应缩短了，这就要求转换电路必须具备更快的工作速
数模转换与模数转换
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
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。如果输出的电压范围不足，则需要使用放大器来扩大其范围。 DAC的应用 数模转换器也被广泛应用于实际中。例如，它可以用于音频设备中，从数字音频数据中生成模拟音频信号。它也可以用于控制电路中，例 如驱动电动机或调节LED的亮度。 结论
数模 模数转换电路设计
数模及模数转换设 计方案 设计题目: 数模及模数转换电路设计Musitim 专业: 电子信息工程技术 班级: 电信0901 姓名: 指导教师: 张老师田老师
前言 随着计算机技术和数字信号处理技术的飞速发展，在通信，测量，自动控制及其他许多领域，将输入到系统的模拟信号转换成数字信号进行处理的情况已经越来越普遍。同时，又常常要求将处理后的数字信号再转换成相应的模拟信号，作为系统的输出。这样，在模拟信号与数字信号之间，或在模拟信号与数字信号之间，需要有一个接口电路——模/数转换器或数/模转换器。 把模拟信号转换为数字量，称为模数转换器（A/D转换器）；把数字量转换成模拟量，称为数/模转换器（D/A转换器）。目前市场上单片集成ADC和DAC芯片有几百种之多，而且技术指标也越来越先进，可以适应不同应用场合的需要。本实验将采用大规模集成电路DAC0832实现D/A转换，采用ADC0809实现A/D转换。 一、设计题目：数模及模数转换设计方案 二、设计任务与要求： 1、实现8位的数模转换 2、采用分立元件设计。 3、所设计的电路具有一定的抗干扰能力。 4、对本次实验设计，原则上指导老师只给出大致的设计要求在设计思路上不框定和约束同学们的思维，所以同学们可以自己的创造性，有所发挥，并力求设计方案凝练可行、思维独特、效果良好。 三、实训目的: 1、熟练掌握模拟电路、数字逻辑电路的设计、分析、仿真及调试的方法。
2、掌握使用EDA（电子设计自动化）工具设计电路的方法，了解系统设计的全过程。 3、熟练掌握Multisim 2001软件的基本操作及绘制原理图和进行电路仿真的一般方法 4、掌握Protel 99 SE的基本操作和绘制原理图、进行印制板设计的一般方法和步骤。 5、通过对系统电路设计与制作，进一步巩固所学的理论知识，提高分析问题和解决问 题的能力。 6、通过此次实训，引导学生提高和培养自身创新能力，为后续课程的学习，毕业设计 制作以及毕业后的工作打下坚实的基础。 7、了解了A/D转换器和D/A转换器的基本原理和基本结构。 8、掌握大规模集成A/D转换器和D/A转换器的功能及其典型应用。 四、实训的环境 硬件： CPU赛扬420(1.6GHZ) 内存： 1.0GB 显示器 17寸 硬盘 80G 显卡： Radeon X1550 Series 软件： Windows XP Protel 99 SE Multisim 2001 IE6.0或其他浏览器 Office 2003 五、数模及模数转换电路设计方案 设计数模及模数转换可以大体分为两个小的模块，一是数模转换部分，二是模数转 换部分。而数模转换又可以用几种方案实现。一是独立元件实现。既可以用倒T型电阻网络 实现，也可以用权电流网络实现。二是用芯片实现。如图为流程成图：
模拟量与数字量的转换
第12章模拟量与数字量的转换 12.1 学习要求 （1）理解数模与模数转换的基本原理。 （2）了解常用数模与模数转换集成芯片的使用方法。 12.2 学习指导 本章重点： （1）数模转换器的工作原理。 （2）模数转换器的工作原理。 本章难点： （1）逐次逼近型模数转换器的构成。 （2）逐次逼近型模数转换器的工作原理。 本章考点： （1）T型电阻网络数模转换器的分析。 （2）数模转换器输出电压的计算。 12.2.1 数模转换器 数模转换器是将一组输入的二进制数转换成相应数量的模拟电压或电流输出的电路，工作原理是将每一位二进制数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，使所得的总模拟量与数字量成正比。数模转换器实质上是由二进制数字量控制模拟电子开关，再由模拟电子开关控制电阻网络与运算放大器组成的模拟加法运算电路。 1．T型电阻网络数模转换器 如图12.1所示为4位T型电阻网络数模转换器电路，由T型电阻网络、模拟电子开关、运算放大器和基准电压等部分组成。T型电阻网络可应用戴维南定理和叠加定理逐步化简，从而求得输出电压为：
电子技术学习指导与习题解答 280 )2222(2 3001122334 R f o ⋅+⋅+⋅+⋅⋅- =d d d d R U R u 3 012u o 图12.1 T 型电阻网络数模转换器 如果输入的是n 位二进制数，且R R 3f =，则： )2222(2001122n 11n R o ⋅+⋅++⋅+⋅- =----d d d d U u n n n 2．倒T 型电阻网络数模转换器 如图12.2所示为4位倒T 型电阻网络数模转换器电路，输出电压为： )2222(2001122334 f R o ⋅+⋅+⋅+⋅-=d d d d R R U u 如果输入的是n 位二进制数，且R R =f ，则： )2222(2 001122n 11n R o ⋅+⋅++⋅+⋅-=----d d d d U u n n n u o R 图12.2 倒T 型电阻网络数模转换器
电路中的模数转换与数模转换
电路中的模数转换与数模转换在电路中，模数转换和数模转换是非常重要的概念。它们分别指的 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。 首先，让我们来了解一下什么是模拟信号和数字信号。模拟信号是 连续变化的信号，可以取任何值，例如声音、光线、温度等。而数字 信号是离散的信号，只能取有限个特定的值，通常用0和1表示。数 字信号常用于计算机和通信系统中，因为它们易于处理和传输。 模数转换是指将模拟信号转换为数字信号的过程。这个过程通常由 模数转换器（ADC）完成。ADC将连续的模拟信号按照一定的采样率 进行采样，并将每个采样点的模拟值转换为对应的数字值。这些数字 值可以代表模拟信号的幅度、频率等信息。模数转换的精度取决于 ADC的位数，位数越高，转换精度越高。 模数转换在很多领域中发挥着重要作用。例如，音频系统中的模数 转换用于将声音信号转换为数字信号，以便在计算机中进行音频处理 和存储。在医疗设备中，模数转换被用来测量生理信号，如心电图、 血压等。在工业控制系统中，模数转换被用来监测和控制各种物理量，如温度、湿度、压力等。 接下来，让我们来谈谈数模转换，它是将数字信号转换为模拟信号 的过程。数模转换通常由数模转换器（DAC）完成。DAC接收一串二 进制数字，并将其转换为对应的模拟值。数模转换的精度也取决于 DAC的位数，位数越高，转换精度越高。
数模转换常用于数字系统与模拟设备之间的接口。例如，在音频系 统中，数模转换器将数字音频信号转换为模拟音频信号，以便输出到 扬声器中。在图像系统中，数模转换器将数字图像信号转换为模拟图 像信号，以便输出到显示屏上。 除了模数转换和数模转换，还有一些相关的概念值得一提。一个是 采样率，它表示模拟信号的采样频率。采样率越高，可以获取到更多 的模拟信号细节，但也会增加处理和存储的成本。另一个是量化误差，它表示模拟信号与转换后的数字信号之间的差异。量化误差取决于 ADC或DAC的精度，以及信号的动态范围。 总之，模数转换和数模转换是电路中的重要概念。它们使得模拟信 号和数字信号之间可以相互转换，使得我们能够在数字系统中处理和 传输模拟信号。这些转换过程在各个领域中都发挥着重要作用，推动 了科技的发展和创新。通过不断改进和提高转换的精度，我们可以更 好地处理和利用信号信息，为人类创造更美好的生活。
电路中的数模转换器与模数转换器
电路中的数模转换器与模数转换器电子设备在现代社会中扮演着重要的角色，而电路则是电子设备的 基础。在电路中，数模转换器和模数转换器是两种常见的组件，它们 在数字信号和模拟信号之间起着桥梁的作用。本文将就数模转换器和 模数转换器进行探讨。 一、数模转换器 数模转换器（DAC）是将数字信号转换为模拟信号的装置。在电子 设备中，数字信号通常是通过二进制编码来表示的，而模拟信号是连 续变化的。数模转换器的作用就是将数字信号转化为与之对应的模拟 信号。 数模转换器通常由数字信号输入端、模拟信号输出端和控制端组成。其中，数字信号输入端接收来自计算机或其他数字设备的二进制编码 信号，而控制端可以进行精确的调节和控制。通过内部的数学运算和 电流输出，数模转换器能够将离散的数字信号转换为连续的模拟信号。 数模转换器在各个领域中都得到了广泛的应用。在音频设备中，数 模转换器能够将数字音频信号转换为模拟音频信号，使得人们能够用 耳朵听到音乐。在通信设备中，数模转换器则起到将数字信号转换为 模拟信号的作用，使信息能够在物理媒介上传输。 二、模数转换器
模数转换器（ADC）则是将模拟信号转换为数字信号的装置。在电子设备中，模拟信号是连续变化的，而数字信号是离散的。模数转换器的作用就是将模拟信号转化为与之对应的数字信号。 与数模转换器类似，模数转换器通常由模拟信号输入端、数字信号输出端和控制端组成。模拟信号输入端接收来自传感器或其他模拟设备的信号，而控制端则用于对转换过程进行调节和控制。通过内部的采样和量化处理，模数转换器能够将连续的模拟信号转换为离散的数字信号。 模数转换器同样在各个领域中发挥着重要作用。在测量仪器中，模数转换器能够将模拟信号转换为数字信号，使得数据能够被处理和分析。在自动控制系统中，模数转换器则起到将模拟输入转换为数字输入的作用，使得系统能够进行数字化的操作。 结语 数模转换器和模数转换器在电子设备中起到了桥梁的作用，将数字信号和模拟信号进行转化。它们分别实现了从数字到模拟的转换和从模拟到数字的转换。从音频设备到通信设备，从测量仪器到自动控制系统，数模转换器和模数转换器的应用无处不在。它们在现代技术的发展中扮演着重要的角色，为数字世界和模拟世界之间架起了一座桥梁。
电路中的模数转换与数模转换的原理与应用
电路中的模数转换与数模转换的原理与应用在现代电子设备中，模数转换和数模转换是一些关键的技术，广泛 应用于音频、视频和通信等领域。这些转换技术允许我们将模拟信号 和数字信号之间进行转换，并在电路设计中发挥重要作用。本文将探 讨模数转换和数模转换的原理和应用。 一、模数转换（ADC） 模数转换（Analog-to-Digital Conversion，简称ADC）是将连续的 模拟信号转换为离散的数字信号的过程。它的原理基于量化和编码两 个步骤。 首先，量化将连续的模拟信号分为不同的离散级别。这个过程类似 于将一个连续的信号映射到一组离散的数值上。量化程度的精确度决 定了数字信号的分辨率。常见的量化方法有线性量化和非线性量化。 接下来，编码将量化后的数值转换为数字信号。常见的编码方式包 括二进制编码、格雷码和翻转码等。其中，二进制编码是最常用的编 码方式，它将每个量化级别与一个二进制码相对应。 模数转换器的应用非常广泛。例如，在音频信号处理中，模数转换 器将模拟音频信号转换为数字形式，使得我们可以进行数字信号处理，如音频编码和音频分析等。此外，在通信系统中，模数转换器将模拟 语音信号转换为数字信号，使得我们可以进行数字通信，如电话和移 动通信等。 二、数模转换（DAC）
数模转换（Digital-to-Analog Conversion，简称DAC）是将离散的 数字信号转换为连续的模拟信号的过程。它的原理与模数转换相反， 包括解码和重构两个步骤。 首先，解码将数字信号转换为对应的离散数值。解码过程与编码过 程相反，常见的解码方式包括二进制解码和查找表解码等。 接着，重构将解码后的数值转换为模拟信号。重构过程类似于对数 字信号进行插值和滤波，以恢复出连续的模拟信号。 数模转换器在许多领域中也得到广泛应用。例如，在音频播放器中，数模转换器将数字音频信号转换为模拟音频信号，供扬声器播放。此外，在调制解调器中，数模转换器将数字通信信号转换为模拟信号， 使其可以被传输和接收。 三、模数转换与数模转换的应用 模数转换和数模转换在现代电子设备中具有广泛的应用。例如，在 音频处理系统中，模数转换器将声音信号转换为数字信号，使得我们 可以进行音频编码、音频解码和音频分析等操作。数模转换器则将数 字信号转换为模拟信号，以恢复出原始的音频信号，供音频播放器使用。 此外，在通信系统中，模数转换和数模转换也是不可或缺的。模数 转换器将模拟语音信号转换为数字信号，以便进行数字通信。而数模 转换器则将数字通信信号转换为模拟信号，以供信号接收和解调。
数模与模数转换电路
数模与模数转换电路 随着数字技术，特别是计算机技术的飞速发展与普及，在现代控制、通信及检测领域中，对信号的处理广泛采用了数字计算机技术。由于系统的实际处理对象往往都是一些模拟量（如温度、压力、位移、图像等），要使计算机或数字仪表能识别和处理这些信号，必须首先将这些模拟信号转换成数字信号；而经计算机分析、处理后输出的数字量往往也需要将其转换成为相应的模拟信号才能为执行机构所接收。这样，就需要一种能在模拟信号与数字信号之间起桥梁作用的电路——模数转换电路和数模转换电路。 能将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器（简称A/D 转换器）；而将能把数字信号转换成模拟信号的电路称为数模转换器（简称D/A 转换器），A/D 转换器和D/A 转换器已经成为计算机系统中不可缺少的接口电路。 在本章中，将介绍几种常用A/D 与D/A 转换器的电路结构、工作原理及其应用。 1 D/A 转换器 一． D/A 转换器的基本原理 数字量是用代码按数位组合起来表示的，对于有权码，每位代码都有一定的权。为了将数字量转换成模拟量，必须将每1位的代码按其权的大小转换成相应的模拟量，然后将这些模拟量相加，即可得到与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字—模拟转换。这就是构成D/A 转换器的基本思路。 图9.1—1所示是D/A 转换器的输入、输出关系框图，D 0～D n-1是输入的n 位二进制数，v o 是与输入二进制数成比例的输出电压。 图9.1—2所示是一个输入为3位二进制数时D/A 转换器的转换特性，它具体而形象地反映了D/A 转换器的基本功能。 1234567001 010********* 110111D/A转换器 D D D 01 n-1... v o 输入 输出 v o /V D 000
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勺转换原理。 (2)数模转换器DAC勺主要性能。 (3)模数转换器ADC的基本原理及多种模数转换器ADC勺主要性能指标。 (4)常用集成DAC ADCS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 10.2DAC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。 %*艺如小 !-0 艺如2，) 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
电路基础原理模拟与数字信号的转换与处理
电路基础原理模拟与数字信号的转换与处理在现代科技发展的今天，电路在我们的生活中扮演着重要的角色。 为了更好地理解电路的基础原理以及数字信号的转换与处理，我们需 要对电路的运作方式进行模拟。 电路的基础原理模拟是通过计算机软件或仿真器来模拟电流、电压 以及电路元件之间的关系。这种模拟可以帮助我们更好地理解电路中 各个元件的作用，并从中学习到电流的分布以及电压的变化情况。通 过模拟，我们可以进行各种电路实验，提前进行电路设计的验证，减 少了实际测试中可能出现的问题。 数字信号的转换与处理是将模拟信号转换成数字信号，并进行相应 处理的过程。在数字技术的发展中，我们通常会遇到模拟信号与数字 信号之间的转换与处理。模拟信号是连续变化的信号，而数字信号则 是离散的信号。为了进行数码处理，我们需要将模拟信号转换成数字 信号。 数字信号的转换与处理可以通过模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）来完成。模数转换器将连续的模拟信号转换成离散的数字信号，而数模转换器则将离散的数字信号转换成连续的模拟信号。这种 转换过程通常伴随着信号的采样和量化过程，将连续的信号转换为离 散的数值表示。 在数字信号转换过程中，我们会遇到一些常见的信号处理方法，例 如滤波、增益调节和频谱分析等。滤波是将信号中的噪声或干扰去除 的方法，常用的滤波器包括低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
增益调节则是通过放大或缩小信号的幅度来实现对信号的调整。频谱 分析是对信号进行频域分析，了解和提取信号的频率成分。 电路基础原理模拟与数字信号的转换与处理有着密切的关系。在进 行电路原理模拟时，我们需要对电路中的模拟信号进行采样和量化， 并通过模数转换器将其转换成数字信号。此后，我们可以进行各种信 号处理操作，如滤波、增益调节和频谱分析等。最后，我们可以通过 数模转换器将数字信号转换回模拟信号，以达到更好的信号重建效果。 通过电路基础原理模拟与数字信号的转换与处理，我们可以更好地 理解电路运作的原理，并能够应用所学知识进行电路设计和信号处理。无论是在工程领域还是在日常生活中，对电路的理解都是非常有益的。因此，我们应该不断学习和探索电路基础原理模拟与数字信号的转换 与处理，以提升我们的电路技术水平。让我们共同走进电路的世界， 感受科技的魅力。
数模、模数转换器、比较器的原理
数模、模数转换器、比较器的原理 1、数模转换器是将数字信号转换为模拟信号的系统，一般用低通滤波即可以实现。数字信号先开展解码，即把数字码转换成与之对应的电平，形成阶梯状信号，然后开展低通滤波。 根据信号与系统的理论，数字阶梯状信号可以看作理想冲激采样信号和矩形脉冲信号的卷积，那么由卷积定理，数字信号的频谱就是冲激采样信号的频谱与矩形脉冲频谱（即Sa函数）的乘积。这样，用Sa函数的倒数作为频谱特性补偿，由数字信号便可恢复为采样信号。由采样定理，采样信号的频谱经理想低通滤波便得到原来模拟信号的频谱。一般实现时，不是直接依据这些原理，因为锋利的采样信号很难获得，因此，这两次滤波（Sa函数和理想低通）可以合并（级联），并且由于这各系统的滤波特性是物理不可实现的，所以在真实的系统中只能近似完成。 2、模数转换器是将模拟信号转换成数字信号的系统，是一个滤波、采样保持和编码的过程。模拟信号经带限滤波，采样保持电路，变为阶梯形状信号，然后通过编码器，使得阶梯状信号中的各个电平变为二进制码。 3、比较器是将两个相差不是很小的电压开展比较的系统。最简单的比较器就是运算放大器。 我们知道，运算放大器在连有深度负反应的条件下，会在线性区工作，有着增益很大的放大特性，在计算时往往认为它放大的倍数是无穷大。而在没有反应的条件下，运算放
大器在线性区的输入动态范围很小，即两个输入电压有一定差距就会使运算放大器到达饱和。如果同相端电压较大，则输出最大电压，一般是+12V；如果反相端电压较大，则输出最小电压，一般是-12V。这样，就实现了电压比较功能。真正的电压比较器还会增加一些外围辅助电路，加强性能。 模数转换有多种实现方法,根据不同的应用选择也就不同。基于双积分原理的模数转换器电路主要针对现实世界中的低速测量应用。例如，在视频及无线通信领域对高速的要求决定了流水线方式是最正确的选择,在音频处理上对音质的要求决定了∑-Δ这种中低速、高精度转换方式是不错的选择,而对于现实世界中的很多低速测量,考虑到成本和功耗的问题,双积分转换方式又是更优的选择。
模数(A／D)和数模(D／A)转换
模数（A/D）和数模（D/A）转换 ii.i模数转换和数模转换概述 ii.i.i 一个典型的计算机自动控制系统 一个包含A/D和D/A转换器的计算机闭环自动控制系统如图11.1所示。 图11.1典型的计算机自动控制系统 在图11.1中，A/D转换器和D/A转换器是模拟量输入和模拟量输出通路中的核心部件。在实际控制系统中，各种非电物理量需要由各种传感器把它们转换成模拟电流或电压信号后，才能加到A/D转换器转换成数字量。 一般来说，传感器的输出信号只有微伏或毫伏级，需要采用高输入阻抗的运算放大器 将这些微弱的信号放大到一定的幅度，有时候还要进行信号滤波，去掉各种干扰和噪声，保留所需要的有用信号。送入A/D转换器的信号大小与A/D转换器的输入范围不一致时， 还需进行信号预处理。 在计算机控制系统中，若测量的模拟信号有几路或几十路，考虑到控制系统的成本，可采用多路开关对被测信号进行切换，使各种信号共用一个A/D转换器。多路切换的方法 有两种：一种是外加多路模拟开关，如多路输入一路输出的多路开关有：AD7501, AD7503, CD4097, CD4052等。另一种是选用内部带多路转换开关的A/D转换器，如ADC0809等。 若模拟信号变化较快，为了保证模数转换的正确性，还需要使用采样保持器。 在输出通道，对那些需要用模拟信号驱动的执行机构，由计算机将经过运算决策后确定的控制量（数字量）送D/A转换器，转换成模拟量以驱动执行机构动作，完成控制过程。
11.1.2模/数转换器（ADC ）的主要性能参数 1. 分辨率 它表明A/D对模拟信号的分辨能力，由它确定能被A/D辨别的最小模拟量变化。一般 来说，A/D转换器的位数越多，其分辨率则越高。实际的A/D转换器，通常为8，10，12, 16位等。 2. 量化误差 在A/D转换中由于整量化产生的固有误差。量化误差在土1/2LSB（最低有效位）之间。 例如：一个8位的A/D转换器，它把输入电压信号分成28=256层，若它的量程为0~5V，那么，量化单位q为： 电压量程范围 5.0V q = 2 J 256 〜0.0195V=19.5mV q正好是A/D输出的数字量中最低位LSB=1时所对应的电压值。因而，这个量化误差 的绝对值是转换器的分辨率和满量程范围的函数。 3. 转换时间 转换时间是A/D完成一次转换所需要的时间。一般转换速度越快越好，常见有高速（转换时间＜1us）、中速（转换时间＜1ms）和低速（转换时间＜1s）等。 4. 绝对精度 对于A/D,指的是对应于一个给定量，A/D转换器的误差，其误差大小由实际模拟量输 入值与理论值之差来度量。 5. 相对精度 对于A/D,指的是满度值校准以后，任一数字输出所对应的实际模拟输入值（中间值）与理论值（中间值）之差。例如，对于一个8位0~+5V的A/D转换器，如果其相对误差为 1LSB,则其绝对误差为19.5mV,相对误差为0.39%。 11.1.3数/模转换器（DAC ）的主要性能参数 1. 分辨率 分辨率表明DAC对模拟量的分辨能力，它是最低有效位（LSB）所对应的模拟量，它确 定了能由D/A产生的最小模拟量的变化。通常用二进制数的位数表示DAO的分辨率，如分辨率为8位的D/A能给出满量程电压的1/28的分辨能力，显然DAC的位数越多，则分辨率越高。 2. 线性误差 D/A的实际转换值偏离理想转换特性的最大偏差与满量程之间的百分比称为线性误差。