模块十一-数模与模数转换

11.2数模(D/A)转换器11.3模数(A/D)转换器11.1概述本章主要内容

随时间作连续变化的物理量称为模拟量，如温度、压力、速度、流量、位移等。随时间作断续变化的物理量称为数字量，如城市人口的统计数、工厂产品的产量等。

11.1概述控制对象模拟信号数字信号传感器执行机构计算机或数字装置ADCDAC11.2.1倒T型电阻网络DAC分析输入数字量和输出模拟电压uo之间的关系11.2数模D/A转换转换uo2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IRUc=UR

/2UB=UR/4UA=UR/8UD

=UR即：由于解码网络的电路结构和参数匹配，则图中各点(D、C、B、A)电位逐位减半。uo2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR

因此，每个2R支路中的电流也逐位减半。即：

uo2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IRuo2RABD+URS2S3S1S02R2R2R2RR3R2R1R0++-ARFd3d2d1d00RRRI3I1I0I01C110I2IR

DAC0832是八位的D/A转换器,即在对其输入八位数字量后，通过外接的运算放大器，可以获得相应的模拟电压值。11.2.2

集成DAC0832简介1)内部简化电路框图八位寄存器输入八位寄存器DAC八位转换器UREFRFIout1Iout2AGNDUCCDGND&ILECSWR1WR2XFERD/AD7D0......11≥≥2)芯片管脚DAC0832管脚分布图CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120片选信号，低电平有效写入控制，低电平有效模拟地端D0~D7数字量输入参考电压输入端DAC0832管脚分布图CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120数字地端反馈电阻外接端CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120DAC0832管脚分布图输入锁存允许信号，高电平有效芯片工作电压输入端

写入控制端低电平有效，与XFER配合使用CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120DAC0832管脚分布图电流输出端单极性输出时。Iout2接模拟地

传送控制端低电平有效，与WR2配合使用CSWR1WR2AGNDD4D5D6D7D0D1D2D3UCCUREFRFDGNDILEXFERIout1Iout21234567891019181716151413121120DAC0832管脚分布图11.2.3DAC的主要技术指标

指最小输出电压和最大输出电压之比。

1.分辨率

2.转换精度

通常用非线性误差的大小表示D/A转换器的线性度。把偏离理想的输入－输出特性的偏差与满刻度输出之比的百分数定义为非线性误差。

3.转换时间(转换速度)例:十位D/A转换器的分辨率为

指D/A转换器从输入数字信号起，到输出信号达到稳定值所需要的时间。转换时间越小，工作速度就越高。有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。11.2.4DAC的应用实例锯齿波发生器时钟脉冲锯齿波计数器DAC低通滤波器11.3模数(A/D)转换器

模数(A/D)转换器的任务是将模拟量转换成数字量,它是模拟信号和数字仪器的接口。根据其性能不同，类型也比较多。模拟信号数字信号A/D转换过程11.3.1模数转换的基本原理保持采样量化编码采样与保持uIuSuOS采样原理

右图是一个受采样脉冲uS控制的电子开关，在uS为高电平时，开关S闭合，uO=uI，在uS为低电平时，开关S断开，uO=0。当uS按一定频率fS变化时，输入模拟信号就被抽取为在时间上断续、在幅度上等于采样时间内模拟信号大小的一串样值脉冲。量化与编码当0≤uo＜Δ时，uo=0代码为000当Δ≤uo＜2Δ时，uo=1Δ代码为001当2Δ≤uo＜3Δ时，uo=2Δ代码为010，依此类推。当0≤uo＜1/2Δ时，uo=0代码为000当1/2Δ≤uo＜3/2Δ时，uo=1Δ代码为001当3/2Δ≤uo＜5/2Δ时，uo=2Δ代码为010，依此类推。1.只舍不入法2.有舍有入法11.3.2逐次逼近式ADC

其工作原理可用天平秤重过程作比喻来说明。若有四个砝码共重15克，每个重量分别为8、4、2、1克。设待秤重量Wx=13克，可以用下表步骤来秤量：28g+4g38g+4g+2g48g+4g+1g

18g8g<13g，12g<13g，14g>13g，13g＝13g，8g12g12g13g暂时结果砝码重比较判断顺序保留保留撤去保留

ADC0809八位ADCGNDCB

A－＋＋8通道模拟开关比较器逻辑控制逐次逼近寄存器

D/A转换器地址锁存译码器三态输出锁存器UDDUR(+)UR(-)D7D0D6D5D4D3D2D1IN7IN6IN5IN4IN3IN2IN1IN0

ALEEOCSTARTCLOCKEOUT11.3.3集成ADC0809简介UR(-)

BD4D0D2D7D6D512345678910191817161514131211202524232221262728IN2IN1IN0

GNDD1ALEEOCSTARTCLOCKD3IN3IN4IN5IN6IN7EOUTACUR(+)UDD模拟输入端

模拟输入端

数字输出端

数字输出端

数字输出端

数字输出端

11.3.4集成ADC0809简介UR(-)

BD4D0D2D7D6D512345678910191817161514131211202524232221262728IN2IN1IN0

GNDD1ALEEOCSTARTCLOCKD3IN3IN4IN5IN6IN7EOUTACUR(+)UDD地址线

地址锁存信号输入端

基准电压正极，为5V基准电压负极，为0V转换启动信号输入端

转换结束信号输出端

11.3.4集成ADC0809简介UR(-)

BD4D0D2D7D6D512345678910191817161514131211202524232221262728IN2IN1IN0

GNDD1ALEEOCSTARTCLOCKD3IN3IN4IN5IN6IN7EOUTACUR(+)UDD时钟脉冲输入端

输出允许端

11.3.5ADC的主要技术指标1.