数模与模数转换器

第9章数模与模数转换器9.1D/A转换器9.2A/D转换器教学要求1.掌握倒T形电阻网络D/A转换器(DAC)、集成D/A转换器7533的工作原理及相关计算。2.理解D/A转换器的两种输出方式。3.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。4.了解D/A转换器、A/D转换器的主要技术指标及典型应用。D/A转换、A/D转换的应用

模拟传感器

A/D

转换器

数字控制

计算机

D/A

转换器

模拟

控制器

工业生产过程控制对象

ADC和DAC已成为计算机系统中不可缺少的接口电路。传感器(温度、压力、流量、位移等）计算机进行数字处理（如计算、滤波）、数据保存等用模拟量作为控制信号能将模拟信号转换成数字信号的电路称为模数转换器(A/D)；而将能将数字信号转换成模拟信号的电路称为数模转换器（D/A);转换精度和转换速度是衡量它们的重要技术指标。NB是n位二进制代码的输入数字量。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，即可得与数字量成正比的总模拟量，从而实现了数字—模拟转换。此即D/A转换器的基本思想。1.n位D/A转换器的示意图如下：9.1.1D/A转换器的基本原理D0D1•••vOD/A转换器Dn-2Dn-1NB(iO)9·1D/A转换器（DAC）2.4位D/A转换器的原理电路如图9.1.2所示：电路由电子开关、权电阻网络、求和电路、基准电压、锁存器等组成。图9.1.2锁存器D0D1D2D3数字量输入或者悬空S0S1S2S3锁存器D0D1D2D3数字量输入或者悬空当电路中Rf=R,则有:S0S1S2S3i0i1i2i33.n位D/A转换器的一般方框图如下：基准电压n位模拟开关解码网络求和电路数码寄存器n位数字量输入模拟量输出解码网络一般有倒T形电阻网络、T形电阻网络、权电流网络等；电子开关也有TTL型和CMOS型，据此不同的组合可有不同类型的D/A转换器。-

+RfRRR2R2R2R2R2RI/8S0S1S2S3D0(LSB)D1D2D3I/2I/4I/16I/2I/4I/8I/16v0+VREFi∑(MSB)I图9.1.4倒T形电阻网络D/A转换器9.1.2倒T形电阻网络D/A转换器1、4位倒T形电阻网络D/A转换器的工作原理Si由Di控制，Di＝0时，Si将电阻2R接地；Di＝1时，Si将电阻2R接（相应电流也送）运放“－”端。处于线性运用状态的运放，虚地使每条2R电阻支路的电流恒定，与开关状态无关。由图可得流入运放的总电流：分析电路可知，从每个节点向左看，每个二端网络的等效电阻均为R。与开关相连的电阻2R上的电流从高位到低位按2的负整数幂递减。如图所示-

+RfRRR2R2R2R2R2RI/8S0S1S2S3D0(LSB)D1D2D3I/2I/4I/16I/2I/4I/8I/16v0+VREFi∑(MSB)I输出电压：

可见电路中输入的每一个二进制数NB,均能在其输出端得到与之成正比的模拟电压VO。

由上式可见，要提高D/A转换器的转换精度，电路参数的选择要注意以下几点：①基准电压要稳定，要求高时可选用带隙基准电压源。②倒T型电阻网络中R和2R电阻的精度要高。③每个模拟开关的开关电压降要相等。以保证各支路的电流按2的整数倍递减。④运放的零点漂移要小。2.集成D/A转换器(1)AD7533D/A转换器AD7533D/A转换器是10位CMOS电流开关形D/A转换器，为电流输出型。使用时外加运放，反馈电阻可外加或用片内电阻。图9.1.5AD7533内部电路2R-

+RF2RD9RR2R2RD7D8v0+VREFR10kΩ20kΩ10kΩIOUT1IOUT2R2R2R2RD0D1D2RRS0S9S1S2S7S8图9.1.5电路AD7533引脚图18234567IOUT1GND169151413121110RFIOUT2D9D8D7D6D5D4D3D2D1D0V+VREF2RRRT1T2T3T4T5T6T7T8T9IOUT2IOUT1VDDDiT1~T3组成电平转移电路,使输入信号能与TTL电平兼容，即使TTL的高电平提高以适应CMOS的需要。Di=1时，T9导通，权电流经T9流入运放的反相端；Di=0时，T8导通，权电流经T8接地。图9.1.6CMOS模拟开关电路(2)电子开关电路之一T9驱动电路T8驱动电路9·1·3权电流型D/A转换器由于倒T电阻形网络D/A转换器存在模拟开关电压降，会产生转换误差，权电流型D/A转换器可以提高转换精度。v0-

+RfS0S1S2S3D0(LSB)D1D2D3-VREFi∑(MSB)I/2I/4I/8I/16图9.1.7权电流D/A转换器的原理电路用一组恒流源代替T型电阻网络1、4位权电流型D/A转换器上图电路中，当输入数字量的某一位代码Di=1时，开关Si接运放的反相输入端，相应的权电流流入求和电路；当Di=0时，开关Si接地分析该电路，可得出-

+RfS0S1S2S3D0(LSB)D1D2D3-VREFi∑(MSB)I/2I/4I/8I/16电路分析：采用了恒流源电路后，各支路权电流的大小均不受开关导通电阻和压降的影响，这就降低了对开关电路的要求，提高了转换精度。图9.1.8实际的权电流D/A转换器电路VREFRf恒流源采用了具有电流负反馈的BJT恒流源电路。给各管提供基极偏流×RR2R2Rv0-VEE-

+S0S1S2S3D0(LSB)D1D2D3i∑(MSB)IE3I/4I/8A2R1-+2R2R2RRRIECIEOIE1IE2IREFTrT3T2T1TOTCIBBI=IREF=VREF/R1偏置电流A1I/22、实际的权电流D/A转换器对实际的权电流D/A转换器电路分析可得到输出电压为：上式表明，基准电流IREF即输出电压VO仅与基准电压VREF和电阻R1有关，而与BJT、R、2R电阻无关。这样，电路降低了对BJT参数及R、2R取值的要求，对于集成化十分有利。常用的此类转换器有AD1408、DAC0806、DAC0808等。9·1·4D/A转换器的输出方式常用的D/A转换器绝大部分是数字电流转换器，输出量是电流。如要实现电压输出，还须转换。输出电压为0伏到正满度值，或为0伏到负满度值的称为单极性输出方式。采用单极性输出方式时，输入数字量采用自然二进制码。±VREF（255/256）︰±VREF（129/256）±VREF（128/256）±VREF（127/256）︰±VREF（1/256）±VREF（0/256）1111111︰00000011000000001111111︰0000000100000000

模拟量

数字量

MSBLSB表9.1.18位D/A转换器在单极性输出时的输入/输出关系倒T形电阻网络D/A转换器单极性电压输出的电路如下：+RFi∑倒T形电阻网络D/A转换器VOD0D1Dn-1VREF对倒T型电阻网络D/A转换器，如果R=Rf,则有在实际应用中，D/A转换器输入的数字量有正极性也有负极性。这就要求D/A转换器能将不同极性的数字量对应转换为正、负极性的模拟电压，工作于双极性方式。双极性D/A转换器常用的编码有：2的补码、偏移二进制码及符号-数值码（符号位加数值码）等。下表是对应关系。表9.1.2常用双极性及输出模拟量十进制数

2的补码偏移二进制码模拟量D7D6D5D4D3D2D1D0D7D6D5D4D3D2D1D0VO/VLSB1271260111111101111110：1111111111111110：127126：10-1-127-128

000000010000000011111111：1000000110000000

100000011000000001111111：0000000100000000

10-1：-127-128比较表9·1·2和表9·1·1可见，偏移二进制码与无符号二进制码形式上相同，它实际上是将二进制码对应的模拟量的0值偏移至80H，使偏移后的数中，只有大于128的才是正数，而小于128的则为负数。所以，若将单极性8位D/A转换器的输出电压减去VREF/2(80H所对应的模拟量），就可得到极性正确的偏移二进制码输出电压。若D/A转换器输入数字量是2的补码，则先将它转换为偏移二进制码，然后输入到上述D/A转换电路中就可实现其双极性输出。而2的补码加80H并舍弃进位就可得到偏移二进制码。实现2的补码加80H只需将2的补码的高位求反即可。于是可得采用2的补码输入的8位双极性输出D/A转换电路如下：由图得A12R1D08位倒T形电阻网络D/A转换器D1VREF

1

D2D3D4D5D6D7i∑+R=RfVI+R1VONBR1A29·1·5D/A转换器的主要技术指标1、分辨率

分辨率是D/A转换器对输入微小量变化敏感程度的表征。其定义为D/A转换器模拟输出电压可能被分离的等级数。等级越多，分辨率愈高。所以，实际应用中，n位D/A转换器的分辨率用输入数字量的位数来表示，也可以用级数2n表示.9·1·5D/A转换器的主要技术指标2、转换精度D/A转换器实际输出的模拟量与理论值之间存在误差，因而将这些误差的最大值定义为转换精度。转换误差有比例系数误差、失调误差和非线性误差。（1）比例系数误差：实际转换特性曲线的斜率与理想特性曲线斜率的偏差。如在n位倒T形电阻网络D/A转换器中，当VREF偏离标准值△VREF时，就会在输出端产生误差电压△VO

△VO=001010011100101110111VO/VREF07/83/85/81/23/81/41/8△vo理想实际比例系数误差图9.1.103位D/A转换器的比例系数误差（2）失调误差：由运算放大器的零点漂移引起，其大小与输入数字量无关，该误差使输出电压的转换特性曲线发生平移，3位D/A转换器的失调误差如图所示。图9.1.113位D/A转换器的失调误差失调误差为模拟量的实际起始数值与理想起始数值之差。001010011100101110111VO/VREF07/83/85/81/23/81/41/8△vo理想实际(3)非线性误差:是一种没有一定变化规律的误差，一般用在满刻度范围内，偏移理想的转移特性的最大值来表示。模拟开关处于不同的位置有不同的导通电压和导通电阻，各电阻支路电阻误差不同等都可能导致非线性误差。综上所述，高精度的D/A转换器必需是高分辨率的D/A转换器、高稳定度的VREF和低零点漂移的运放相配合才能实现。3.转换速度当D/A转换器输入的数字量发生变化时，输出的模拟量并不是立即达到所对应的值，它需要一定的时间。通常用建立时间和转换速率两参数来描述D/A转换器的转换速度。建立时间（tset)：输入的数字量发生变化时,输出电压变化到相应稳定值(达到误差±LSB/2时）所需时间。一般用输入数字量从全0变到全1时表示。转换速率（SR)：大信号工作状态下，模拟输出电压的最大变化率。4.温度系数：输入不变的情况下，输出模拟电压随温度变化产生的变化量。一般用满刻度时温度升1度输出电压变化的百分数作为温度系数。9·1·6D/A转换器的应用前已介绍，AD7533D/A转换器是10位CMOS电流开关形D/A转换器。电路如下。2R-

+RF2RD9RR2R2RD7D8v0+VREFR10kΩ20kΩ10kΩIOUT1IOUT2R2R2R2RD0D1D2RR图9.1.5AD7533内部电路D/A转换器应用广泛，举例如下：(1)数字式可编程增益控制电路根据虚地原理，由图得2RI=VI/RVO/R-

+RF2RD9RR2R2RD7D8VREFRIOUT1IOUT2R2R2R2RD0D1D2RR图9.1.12数字式可编程增益控制电路vIVOAD7533⑵脉冲波产生电路由AD7533、运算放大器及4位同步二进制计数器74LVC163（同步清零）组成的波形产生电路如图9.1.13（a）所示。图9.1.13波形产生电路计数器采用反馈清零法，组成模10计数器。在时钟脉冲作用下，输出状态为0000—1001。图9.1.13波形产生电路前已分析，计数器输出状态为0000～1001。由公式：可得VO波形如图（b）如采用可逆计数器可得三角波。9·2A/D(模数)转换器（ADC）9.2.1A/D转换的一般工作过程三、量化和编码二、取样定理

fS≥2fimax一、A/D转换的一般步骤

取样——保持——量化——编码

A/D转换器要将时间上连续，幅值也连续的模拟量转换为时间上离散，幅值也离散的数字信号，它一般要包括取样，保持，量化及编码4个过程。A/D转换器概述ADCDn~D0输出数字量输入模拟电压能将模拟量成正比地转换成对应的数字量。A/D功能:1.取样与保持

取样是将随时间连续变化的模拟量转换为时间离散的模拟量S(t)vO(t)tOOvI(t)Ott(b)各信号波形TS图9.2.1取样过程采样信号S(t)的频率愈高，所采得信号愈能真实地复现输入信号。合理的采样频率fs由采样定理确定。则fs≥2fimax

(9.2.1)vO(t)vI(t)S(t)(a)传输门TG如fimax为输入信号最高频率分量的频率

要将取样电路每次采得模拟信号转换为数字信号都需要一定时间，为了给后续的量化编码过程提供一个稳定的值，在取样电路后要加保持电路，将所采样的模拟信号保持一段时间。取样与保持过程往往是通过采样与保持电路同时完成的。电路要求：AV1AV2=1,A1

的Ri

高，A2

的Ri高、Ro低。采样不能放电保持1.取样与保持9.2.1A/D转换的一般工作过程（1）电路及工作原理工作原理：在t=t0时，开关S闭合，电容被迅速充电，由于AV1·

AV2=1因此VO=VI,在t0~t1时间间隔内是取样阶段。当t=t1时刻，开关S断开,进入t1到t2的保持阶段。⒉量化与编码

■为将模拟信号转换为数字量，在A/D转换过程中，还必需将取样-保持电路的输出电压，按某种近似方式归化到与之相应的离散电平上。即将输出电压表示为最小数量单位的整数倍，这一转化过程称为数值量化，简称量化。■量化后的数值最后还须通过编码过程用一个代码表示出来。编码后得到的代码就是A/D转换器输出的数字量。■量化过程中所取最小数量单位称为量化单位，用△表示。它是数字信号最低位为1时所对应的模拟量，即1LSB。量化误差：量化过程中由于取样电压不一定能被△整除而存在的量化前后的误差。转换器的位数越多，1LSB所对应的△越小，量化误差越小。量化的方法一般有：舍尾取整法和四舍五入法。以3位A/D转换器为例，设输入信号VI的变化范围为0~1V。用舍尾取整方式时，取△=（1∕8）V，量化中把不足量化单位的部分舍去，如数值在0~（1∕8）V间当作0△，用二进制数000表示，数值在（1∕8）V~（2∕8）V间当作1△，用二进制数001表示······。这种量化方式的最大误差为△。(1)量化及量化误差用四舍五入方式时，取△=（2/15）V，量化中把不足半个量化单位的部分舍去，对于等于或大于半个量化单位的部分按一个量化单位处理。如数值在0~（1/15）V之间当作0△，用二进制数000表示，数值在（1/15）V~（3/15）V间当作1△，用二进制数001表示,数值在（3/15）V~（5/15）V间当作2△，用二进制数010表示······这种量化方式的最大误差为1/2△。即最大量化误差为因此，大多数A/D转换器采用四舍五入方式只舍不入量化方式:量化中把不足1个量化单位的部分舍弃；最大量化误差为：四舍五入量化方式:量化过程将不足半个量化单位部分舍弃，对于等于或大于半个量化单位部分按一个量化单位处理。其最大量化误差为：（2）两种量化方式图象说明01V1111101011000110100010000Δ=0v7Δ=7/8v6Δ=6/8v5Δ=5/8v4Δ=4/8v3Δ=3/8v2Δ=2/8v1Δ=1/8v输入信号编码模拟电平01V110101100011010001000输入信号编码模拟电平0Δ=0v1Δ=2/15v2Δ=4/15v3Δ=6/15v4Δ=8/15v5Δ=10/15v6Δ=12/15v7Δ=14/15v111■A/D(模数)转换器的种类按工作原理可分为两类：直接A/D转换器和间接A/D转换器直接A/D转换器:可将模拟信号直接转换为数字信号，特点是转换速度较快，典型电路有并行比较型A/D转换器和逐次比较型A/D转换器。间接A/D转换器：先将模拟信号转换为某一中间量（时间或频率），然后将中间量转换为数字量输出，特点是转换速度较慢，典型电路有双积分型A/D转换器和电压频率转换型A/D转换器。9.2.2并行比较型A/D转换器一、电路组成（P448—图9.2.4）比较器组、寄存器组、编码器二、工作原理三、主要特点转换精度主要取决于量化电平的划分，精度越高，所用的器件越多，电路越复杂。n位转换器需转换速度最快。9.2.2并行比较型A/D转换器1、电路组成

电压比较器输入模拟电压电阻分压器参考电压D触发器VREF/153VREF/157VREF/159VREF/1511VREF/155VREF/1513VREF/15输出数字量9.2.2并行比较型A/D转换器2、工作原理11VREF/159VREF/1513VREF/157VREF/153VREF/15VREF/155VREF/15VI=8VREF/1511110000001111优先级别I7最高I1最低001vivO比较器的输出状态由寄存器存储经优先编码器编码，得到数字量输出。属四舍五入量化方式模拟输入

比较器输状态数字输出CO1CO2CO3CO4CO5CO6CO7

D2D1DO

0≤vI<VREF/15VREF/15≤vI<3VREF/153VREF/15≤vI<5VREF/155VREF/15≤vI<7VREF/157VREF/15≤vI<9VREF/159VREF/15≤vI<11VREF/1511VREF/15≤vI<13VREF/1513VREF/15≤vI<VREF

000000

0

00000

0

1

0000

0

11

000

0

11100

0

11110

0

11111

0

111111

1111111

000001010011100101110111表9.2.13位并行A/D转换器输入与输出关系对照表根据各比较器的参考电压值，可以确定输入模拟电压值与各比较器输出状态的关系。9.2.2并行比较型A/D转换器在并行A/D转换器中，输入电压I同时加到所有比较器的输入端，从I加入到三位数字量稳定输出所经历的时间为比较器、D触发器和编码器延迟时间之和。如不考虑各器件的延迟，可认为三位数字量是与I输入时刻同时获得的。所以它具有最短的转换时间。

缺点是电路复杂，如三位ADC需比较器的个数目为7个，n位转换器需2n-1个比较器。位数越多矛盾越突出。3、电路特点：9.2.3

逐次比较型A/D转换器逐次逼近转换过程与用天平称物重非常相似

。所加砝码重量第一次第二次第三次第四次再加4克再加2克再加1克8克砝码总重<待测重量Wx，8克砝码保留砝码总重仍<待测重量Wx，4克砝码保留砝码总重>待测重量Wx，2克砝码撤除砝码总重＝待测重量Wx，1克砝码保留

结果8克12克12克13克

1.转换原理

所用砝码重量：8克、4克、2克和1克。设待秤重量Wx=13克。称重过程

逐次渐近寄存器清零寄存器最高有效位置1

DAC比较器比较

Vo>VI?保留此位的1将此位的1清除寄存器次高有效位置1VOVIADC逻辑控制电路寄存器最低有效位置1……yesno最后寄存器输出数字量按照称重思路，将输入电压与不同的参考电压做多次比较，使转换所得的数字量在数值上逐次逼近输入模拟量。工作原理示意如下：由以上工作原理示意图，可设计电路组成框图如下：第一个时钟脉冲使移位寄存器最高位置1其它位置0—比较—决定存1或0，然后第二个时钟脉冲使移位寄存器次高位置1······控制逻辑电路电压比较器D/A转换器时钟移位寄存器数据寄存器VREFv′OvICPDn-1Dn-2D1D0数字量输出模拟量输入启动脉冲图9.2.5逐次比较型A/D转换器框图9.2.3

逐次比较型A/D转换器1.转换原理详解

100…0100…0I

≥VREF/2

1（1）启动后第1个CP到来设VREF＝10V,VI=6.84V9.2.3

逐次比较型A/D转换器1.转换原理

010…0110…010I

<3/4VREF

（2）第2个CP到来设VREF＝10V,VI=6.84V9.2.3

逐次比较型A/D转换器1.转换原理001…0101…0I

≥5/8VREF

101（3）第3个CP到来设VREF＝10V,VI=6.84V10000000I=6.84VVREF=10V101011119.2.3

逐次比较型A/D转换器转换结果为D7~D0=10101111转换时间=80μ

st100001111101D1D2D3F为并行置数端，高电平有效S为高位串行输入D/A转换器输出电压O＝VREF/2,

送入比较器C与I比较；若I＞

O则比较器C输出c为1，否则为0。比较结果（1或0）送至数据寄存器的D4~D1。2.4位逐次比较型A/D转换器电路图9·2·74位转换器电路01D31111011D1D2D3002.4位逐次比较型A/D转换器电路1D21110111D1D2D30D32.4位逐次比较型A/D转换器电路1D21101111D1D2D3D3D12.4位逐次比较型A/D转换器电路小结：

1、

逐次比较型A/D转换器输出数字量的位数越多转换精度越高；

2、逐次比较型A/D转换器完成一次转换所需时间与其位数n和时钟脉冲频率有关，位数愈少，时钟频率越高，转换所需时间越短；9.2.3

逐次比较型A/D转换器3、逐次比较型A/D的特点：转换速度较快、精度高，应用较为广泛。常用的集成逐次比较型A/D有ADC0808/0809系列（8位）、AD575(10位)、AD574A(12位)等。9.2.4双积分型A/D转换器1.原理电路组成示意R1J1KC1FFnQn1R1J1KC1FFn-1Qn-11R1J1KC1FF1Q11R1J1KC1FF0Q01&C+A+TCCPGvCvO+vI-VREFABCS2S1vS1RCRDn-1D1D0(MSB)(LSB)n级计数器数字量输出vG在某固定时间内对vI求积分，将其平均值变换为与之正比的时间间隔，通过计数得到数字量输出。10.2.4双积分式A/D转换器00000(1)准备阶段2.工作原理CR信号将计数器清零；开关S2闭合，待积分电容放电完毕后，断开S2。9.2.4双积分型A/D转换器t=0时，开关S1与A端接通，正的被测电压I加到积分器的输入端。积分器开始对I积分，o为负值，C为1使计数器开始计数，直到进位脉冲使Qn=1为止。t=T1=2nTCS

(2)第一次积分工作原理：＜

＜

＜

＜

FFn

1

FFn-1

1

Q1

Qn-1

Qn

FF1

1

FF0

1

1J

C1

1K

R

1J

C1

1K

R

1J

C1

1K

R

1J

C1

1K

R

CP

Cr

Dn-1

D1

D0

&

G

uG

信号

(MSB)

(LSB)

Tc

1001000+

-

+

-

2

R

uO

uC

C

1uS1

-VREFB

+AvI(3)第二次积分VREF加到积分器的输入端，积分器开始向相反方向进行第二次积分；当t=t2时，积分器输出电压O≥0，比较器输出C=0，时钟脉冲控制门G被关闭，计数停止。工作原理0T1=2nTC?

T2=Tc

T2=t2

t1

在计数器中所计的数=Qn-1…Q1Q0，(就是A/D转换器得到的结果。第一次定时积分结束时输出电压

第二次积分阶段

A/D转换过程归纳：■计数器清零，S2闭合，电容C放电。①S1合向A端，积分器对输入模拟电压进行定时积分，积分器输出与输入电压成正比。积分时间固定为T1②S1合向基准电压，积分器对基准电压进行反向积分，积分时间与上次的积分输出成正比。积分时间为T2QnOtvSIOtvoOtvCOtvGOt-VREFT1T2T1T2VPt1t2+vIλ②①图9.2.9双积分型A/D转换器各处工作波形双积分型ADC的特点：性能稳定，转换精度高电路简单，抗干扰能力强工作速度低适用于要求精度高，速度要求不高的场合9.2.5A/D转换器的主要技术指标转换时间：是指A/D转换器从转换信号到来开始，到输出端得到稳定的数字信号所经过的时间。时间少-速度快。并行比较A/D转换器转换速度最高，逐次比较A/D转换器转换速度次之，间接A/D转换器转换速度最慢

分辨率：对输入信号的分辩能力。

用输出的二进制或十进制数的位数表示，n位A/D能区分出输入信号的最小电压为Vimax/2n.9·2·6集成A/D转换器及其应用IN0~IN7-:8路模拟信号输入端。D7~D0：8位数字信号输出端。有三态特性。CLOCK:时钟信号输入端。ADC0809是AD公司采用CMOS工艺生产的一种8位逐次比较型A/D转换器。其内部电路如图9.2.10所示。片内有8通道模拟开关，可接入8个模拟量输入。由于有输出数据锁存器，输出的数字量可直接与连接在计算机CPU数据总线相接，而无需附加接口电路。引脚作用如下：ADDA、ADDB、ADDC:地址码输入端，不同的地址码选择不同通道的模拟量输入。ALE：地址码锁存输入端，当输入地址码稳定后，ALE的上升沿将地址信号锁存于地址锁存器内。VREF(+)、VREF(－):分别为参考电压的正负输入端，一般情况下，分别接VCC、GND。START:启动信号输入端，该信号的上升沿到来时片内寄存器被复位，在其下降沿开始A/D转换。OE:输出允许控制输入端。当OE=1时，三态输出缓冲器的输出数据送到数据总线。EOC:转换结束信号输出端。当A/D转换结束时EOC变为高电平，并将转换结果送入三态输出缓冲器，EOC可以作为向CPU发出的中断请求信号。（1）转换时序图9.2.11ADC0809控制信号的定时图ADC0809使用时注意以下几点：（2）要进行参考电压的调节。(3)正确接地。模拟电路电源数字电路电源模拟电路数字电路A/D转换器A图9.2.12正确的地线连接⒉ADC0809的典型应用图9.2.13单通道微机化数据采集系统示意图模拟信号输入ADC0809RAM8位数据总线控制总线D0D7接口D0D7至其他装置至其他装置微处理器控制器VISTARTEOCCSRD2/WR2ALE第九章小结倒梯形电阻网络、权电流型D/A转换器工作原理输入与输出的定量关系

模数转换的一般过程及采样定理

并行比较型、逐次比较型、双积分型D/A转换器工作原理输入与输出的定量关系

A/D转换器和D/A转换器的主要技术指标是转换精度和转换速度附：集成运放工作在线性区的特点虚断i+=i-=0虚短U+=U-输出UO=-IR·RRIR+C1U-U+UO附：运放积分器的工作原理S2uIRCuO-+习题选解解：（1）所以9.1.110位倒T形电阻网络D/A转换器如图9.1.1所示。（1）试求输出电压的取值范围。（2）若要求电路输入数字量为200H时输出电压VO＝5V,试问VREF应取何值？图9.1.1(2)200H=29,所以根据上式变换得9.1.3在图9.1.4所示的倒T形电阻网络D/A转换器中，设Rf=R,外接参考电压VREF=-10V,为保证VREF偏离标准值所引起的误差小于LSB/2，试计算VREF的相对稳定度应取多少？图9.1.4倒T形电阻网络D/A转换器解：由教材P440的9.1.12式(取绝对值）对本题1LSB=1/16VREF最大误差ΔVO发生在数字为最大(D3D2D1D0=1111)15时于是有解（1）(AD7533中RF=R)(2)由P438~439的讨论可知，2的补码最高位反相后即得偏移二进制码。对本题，当9.1.4由AD7533组成双极性输出D/A转换器如图题9.1.4所示。（1）根据电路写出输出电压VO的表达式。（2）试问实现输入为2的补码时的双极性输出电路中VB、RB、VREF和片内的R应满足什么关系？时，VO=0,即由此得此即为所求。显然，VREF和VB应为不同极性。这才能实现偏移二进制码的双极性输出。即原图D9应先接到一个反相器的输入端，反相器的输出端接到AD7533的最高位处，并要求其中D9D8……D0为2的补码，D9反相后变为偏移二进制码。1D9电路的连接图解：把74161接成9进制递增计数器，输出端接到AD7533的低4位输入端，其高6位输入端接地。而AD7533与运放接成单极性输出即可。电路图如下：9.1.6试用D/A转换器AD7533和计数器74161组成如图题9.1.6所示的阶梯波形发生器，要求画出完整的电路图。图题9.1.6VREF应为正极性还是负极性？9.2.1在图9.2.4所示并行比较器A/D转换器中VREF=7V,试问电路的最小量化单位△等于多少？当VI=2.4V时，输出数字量D2D1D0=?模拟输入

比较器输状态数字输出CO1CO2CO3CO4CO5CO6CO7

D2D1DO

0≤vI<V