《数字电子技术基础》第9章.数模模数转换电路资料
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数字电子技术模数与数模转换
9.3.5 双积分型A/D转换器
9.3.6 A/D转换器产品举例
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Content:Ch9 ADC and DAC\9.3 ADC\…
9.3.1 并行比较型A/D转换器
基本原理
当前第39页\共有65页\编于星期四\18点
Content:Ch9ADC and DAC\9.3 ADC\…
工程应用基础
①ADC0809
特点：
·属CMOS电路 ·8路模拟输入，8 bit 输出(3S门) ·与常用μP兼容
·采用逐次比较法，转换时间约100μs
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9.3.6 A/D转换器产品举例
工程应用基础
ΔUmax——最大绝对误差
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9.1.2 A/D转换基本原理
基础知识
★ A/D转换原理 ★ A/D转换参数
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9.1.2 A/D转换基本原理
★ A/D转换原理
基础知识
A/D转换——将模拟信号变换为数字信号
若参考量为R， 则 D≈A/R
9.1.2 A/D转换基本原理
★ A/D转换参数
基础知识
●转换时间——完成一次转换所用的时间
当前第26页\共有65页\编于星期四\18点
9.1.2 A/D转换基本原理 ★ A/D转换参数
●转换速率——每秒转换的次数
基础知识
当前第27页\共有65页\编于星期四\18点
9.2 D/A转换器
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9.1.1 D/A转换基本原理 ★ D/A转换参数
9.3.6 A/D转换器产品举例
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9.3.1 并行比较型A/D转换器
基本原理
当前第39页\共有65页\编于星期四\18点
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工程应用基础
①ADC0809
特点：
·属CMOS电路 ·8路模拟输入，8 bit 输出(3S门) ·与常用μP兼容
·采用逐次比较法，转换时间约100μs
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9.3.6 A/D转换器产品举例
工程应用基础
ΔUmax——最大绝对误差
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9.1.2 A/D转换基本原理
基础知识
★ A/D转换原理 ★ A/D转换参数
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9.1.2 A/D转换基本原理
★ A/D转换原理
基础知识
A/D转换——将模拟信号变换为数字信号
若参考量为R， 则 D≈A/R
9.1.2 A/D转换基本原理
★ A/D转换参数
基础知识
●转换时间——完成一次转换所用的时间
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9.1.2 A/D转换基本原理 ★ A/D转换参数
●转换速率——每秒转换的次数
基础知识
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9.2 D/A转换器
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9.1.1 D/A转换基本原理 ★ D/A转换参数
第9章数模模数转换
第二十三页，编辑于星期二：二十点 五十二分。
第二十四页，编辑于星期二：二十点 五十二分。
第二十五页，编辑于星期二：二十点 五十二分。
第二十六页，编辑于星期二：二十点 五十二分。
第二十七页，编辑于星期二：二十点 五十二分。
第二十八页，编辑于星期二：二十点 五十二分。
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第四十一页，编辑于星期二：二十点 五十二分。
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第二页，编辑于星期二：二十点 五十二分。
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第四十九页，编辑于星期二：二十点 五十二分。
第五十页，编辑于星期二：二十点 五十二分。
第十六页，编辑于星期二：二十点 五十二分。
第十七页，编辑于星期二：二十点 五十二分。
数字电子技术基础第九章DA和AD转换电路
D2
VREF 22 R
D1
VREF 23 R
D0
VREF 23 R
(D3 23
D2 22
D1 21
D0 20 )
VREF
23 R
3 i0
Di 2i
i (0,1,2,3)
11
对于n位权电阻网络D/A转换器总电流为：
i
VREF 2n1 R
n1 i0
Di 2i
求和放大器输出电压为：vo iR f
数字量D成正比关系。V=KD，K为常数。
6
一、基本原理
输入是 n位二
D0 D1
进制数
Dn-1
n1
vO (iO ) k Di 2i 位权值
D/A
i (0,1,2,3i0 n 1)
k:转换比例系数
输出模拟电压（或模拟电流）与输入数字量
成正比关系。
假设：转换比例系数K=1,输入数字量n=3
输出模拟电压（或模拟电流）为：
进制数码为0000~1111,基准电压
00000
VREF=-8V,Rf = R/2,求输出电压VO。 并画出输出VO波形。
0 0 0 1 0.5 00101 0 0 1 1 1.5
VREF R f 2n1 R
n1
Di 2i
i0
输出模拟电压VO的大小与输 入的二进制数码的数值大小
成正比。
－ 2Rf
R
VREF 2n
n1
Di 2i
i0
同时还与量化级有关。
量化级
★ 输入二进制数码位数越多，量化级越小，D/A输 出电压越接近模拟电压。
12
例1：设4位权电阻D/A转换器输入二进制数 码D3D2D1D0=1101,基准电压VREF=-8V,Rf = R/2,求输出电压VO。
第九章 数-模转换和模-数转换
§9-3-2 采样－保持电路
MOS管，做 模拟开关
采样控 制信号
保持电容
采样输出波形
§9-3-3 直接A/D转换器
1. 并联比较 型A/D转换器
寄存器：由七个D触发器构成。在时钟脉冲CP的作用下， 将比较结果暂时寄存，以供编码用。
编码器：由六个与非门构成。将比较器送来的七位二进制码 转换成三位二进制代码D2、D1、D0。编码网络的逻辑关系为
1V
111
7＝14/15 V
13/15 V
110
6＝12/15 V
11/15 V
101
5＝10/15 V
9/15 V
100
4＝8/15 V
7/15 V
011
3 ＝6/15 V
5/15 V
010
2＝4/15 V
3/15 V
001
1 ＝2/15 V
1/15 V 0V
000
0 ＝0V
可见量化误差最大达/2=1/15 V
模拟开关， 受Di控制
输入代码，为1时，模拟开关上拨； 为0时，模拟开关下拨。
求和放大 器
权电阻 网络
运算放大器总的输入电流为
I
n1
Ii
i0
n1
i0
UR 2n1 R
Di 2i
UR 2n1 R
n1
Di 2i
i0
运算放大器的输出电压为
U
Rf
I
RfUR 2n1 R
n 1
Di 2i
i0
若Rf=1/2R，代入上式后则得
第九章 数-模转换和模-数转换
9.1 9.2 D/A转换器(DAC) 9.3 A/D转换器(ADC)
9 数-模和模-数转换
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下页
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数字电子技术基础
(2) 转换误差
偏移误差：数字输入代码
全为0时，D/A转换器的输
出电压与理想输出电压0V 之差。 增益误差： 为数字输入代 码由全0变全1时，输出电压 变化量与理想输出电压变化 量之差。 上页 下页 返回
数字电子技术基础
非线性误差：为D/A转换器实
际输出电压值与理想输出电压
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数字电子技术基础
9.3.3 逐次渐进型A/D转换器
1. 逐次渐进型A/D转换器的方框图 组成：
数码寄存器
D/A转换器 电压比较器 控制电路 上页 下页 返回
数字电子技术基础
2. 工作原理 类似于天平称物体重量。 设有四个砝码共重15克，每个重量分别为8、4、2、1克。 待秤重量Wx = 13克，秤量步骤： 顺序 1 2 3 4 8 g 8g+4 g 8g+4g+2g 8g+4g+1g 上页 砝 码 重 比较判断 8g < 13g 12g < 13g 14g > 13g 13g ＝13g 下页 保留 保留 撤去
压转换电路的输入端，当
输入的数字代码为0时，相 应权电流接地。
上页
下页
返回
数字电子技术基础
同理，n位倒T形电阻网络DAC的输出电压
其中，(-RFVREF/2nR)为DAC的单位量化电压。 上页 下页 返回
数字电子技术基础
倒T形电阻网络存在的问题： 实际的电子开关总存在一定的且不可能完全相同的导通
上页
下页
返回
数字电子技术基础
0~0.7V的模拟信号转化为3位二进制数码的量化过程 方法一（只舍不入法） 方法二（四舍五入法）
数模模数转换电路介绍
数模模数转换电路的原理
模数转换原理
模数转换是将模
1 拟信号转换为数 字信号的过程 ADC的工作原理
3 包括采样、量化 和编码三个步骤
模数转换器
2 （ADC）是实现 模数转换的关键 器件
采样是将模拟信号 在时间上离散化，
4 量化是将采样值在 幅度上离散化，编 码是将量化后的值 转换为数字信号
数模转换原理
04
信号显示：将模拟信号转换 为数字信号，便于显示和控 制
06
信号恢复：将数字信号转换 为模拟信号，便于恢复原始 信号
数模模数转换电路在通信系统中的应用
数字信号处理：在通信系统中，数字信号处理是 01 必不可少的，数模模数转换电路可以实现数字信
号与模拟信号之间的转换。
调制解调：在通信系统中，调制解调是实现信号 02 传输的关键技术，数模模数转换电路可以实现调
数模模数转换电路介 绍
演讲人
目录
01. 数模模数转换电路概述 02. 数模模数转换电路的原理 03. 数模模数转换电路的应用实例
数模模数转换电路概述
数模模数转换电路的概念
01 数模模数转换电路是一种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的电路。
02 数模转换器（DAC）将数字信号转换为模拟信号， 而模数转换器（ADC）将模拟信号转换为数字信号。
制解调过程中的信号转换。
信号放大：在通信系统中，信号放大是提高信号 03 传输距离和可靠性的关键技术，数模模数转换电
路可以实现信号放大过程中的信号转换。
信号滤波：在通信系统中，信号滤波是提高信号 04 传输质量的关键技术，数模模数转换电路可以实
现信号滤波过程中的信号转换。
数模模数转换电路在控制系统中的应用
第九章 AD与DA转换
主讲：何玉钧
① 实现D/A转换的基本思想 将二进制数ND＝(11001)B转换为十进制数。 ND＝b4×24＋b3×23＋b2×22＋b1×21＋b0×20 ＝1×24＋1×23＋0×22＋0×21＋1×20
数字量是用代码按数位组合而成的， 对于有权码，每位代码都
有一定的权值，如能将每一位代码按其权的大小转换成相应的模拟量，
9.1 D/A转换器
9.2
A/D转换器
《数字电子技术基础》 第九章 模数与数模转换器
主讲：何玉钧
教学基本要求
1. 掌握倒T形电阻网络D/A转换器(DAC)、集成D/A转换器 的工作原理及相关计算。 2. 掌握并行比较、逐次比较、双积分A/D转换器(ADC)的工 作原理及其特点。
3. 正确理解D/A、A/D转换器的主要参数。
电流开关型DAC ECL电流开关型DAC
《数字电子技术基础》 第九章 模数与数模转换器
主讲：何玉钧
9.1.2 倒T形电阻网络D/A转换器
(L S B ) D0 D1 D2 (M S B ) D3 Rf
iΣ
A
+
vo
S0 I 2R 2R 16 R 2R
S1 I 8 R
S2 I 4 R
S3 I 2R 2 + VR E F
《数字电子技术基础》 第九章 模数与数模转换器
主讲：何玉钧
《数字电子技术基础》 第九章 模数与数模转换器
主讲：何玉钧
9.1
D/A转换器
9.1.1 D/A转换器的基本原理
将数字量转换为与之成正比模拟量 。
A= K D
O = – K NB
数字量 n位 DAC
模拟量
《数字电子技术基础》 第九章 模数与数模转换器
第9章 模数、数模转换及应用
4个开关从全部断开到全部闭合，运算放大器可以得到 16种不同的电流输入。这就是说，通过电阻网络，可以把 0000~1111转换成大小不同的电流，从而可以在运算放大器 的输出端得到大小不同的电压。如果由数字0000每次增1， 一直变化到1111就可以得到一个阶梯波电压，如图所示。
N 微机 数ห้องสมุดไป่ตู้量
D/A 转换器
D/A转换器的类型很多。从输入电路来说， 一般的D/A转换器都带有输入寄存器，与微机能 直接连接；有的具有两极锁存器，使工作方式更 加灵活。输入数据一般为并行数据，也有串行数 据。并行输入的数据有8位、10位、12位等。从 输出信号来说，D/A转换器的直接输出是电流量， 若片内有输出放大器，则能输出电压量，并能实 现单极性或双极性电压输出。
常用的模拟多路开关介绍
CD4051B的基本结构 CD4051B采用了CMOS工 艺，16脚DIP封装
八选一模拟多路开关
当使能端INH为0状态 时，CD4051B才能选择导 通，由选择输入端A2A1A0 三位二进制编码来控制 （CH0～CH7）八个输入通 道的通断。该芯片能实现 双向传输，即可以实现多 传一或一传多两个方向的 传送。
CS WR1 AGND D3 D2 D1 D0 VREF Rfb DGND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
DAC0832
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
VCC ILE WR2 XFER D4 D5 D6 D7 IOUT1 IOUT2
输 D0 入 数 据 D7
4~7
DAC0832的结构框图如下图所示，它由8位输入锁存器、 8位DAC寄存器、8位DAC转换器及转换控制电路构成。封装 为20脚双列直插式。 各引脚功能如下：