中国矿业大学：《电工学（电子技术）》课程电子教案（PPT教学课件）第23章 模拟量和数字量的转换

第23章模拟量和数字量的 转换 1.D/A转换器 2.A/D转换器 1B1 章目录上一页下一页返回退出

1/31 章目录 上一页 下一页 返回 退出 第23章 模 拟 量和数字 量 的 转换 1 . D/A转换器 2 . A/D转换器

模数与数模转换器是计算机与外部设备的重要 接口，也是数字测量和数字控制系统的重要部件 传感器 模拟信 ADC 数字信 数字计算机 模拟控制 DAC 数字控制 将模拟量转换为数字量的装置称为模数转换器 (简称A/D转换器或ADC); 将数字量转换为模拟量的装置称为数模转换器 (简称D/A转换器或DAC)。 231 章目录上一页下一页返回退出

章目录 上一页 下一页 返回 退出 模数与数模转换器是计算机与外部设备的重要 接口，也是数字测量和数字控制系统的重要部件 。 传感器 模拟控制 模 拟 信 号 数字计算机 数字控制 数 字 信 号 ADC DAC 将模拟量转换为数字量的装置称为模数转换器 (简称A/D转换器或ADC)； 将数字量转换为模拟量的装置称为数模转换器 (简称D/A转换器或DAC ) 。 2/31

23.1D/A转换器 数模转换器(D/A转换器)的基本思想： 由于构成数字代码的每一位都有一定的“权”， 因此为了将数字量转换成模拟量，就必须将每一位 代码按其“权”转换成相应的模拟量，然后再将代 表各位的模拟量相加即可得到与该数字量成正比的 模拟量，这就是构成D/A转换器的基本思想。 331 章目录上一页下一页返回退出

3/31 章目录 上一页 下一页 返回 退出 23.1D/A转换器 数模转换器(D/A转换器)的基本思想： 由于构成数字代码的每一位都有一定的“权” ， 因此为了将数字量转换成模拟量，就必须将每一位 代码按其“权”转换成相应的模拟量，然后再将代 表各位的模拟量相加即可得到与该数字量成正比的 模拟量，这就是构成D/A转换器的基本思想

23.1.1倒T形电阻网络D/A转换器 1.电路 LSB)Ido d I d3 (MSB) 102 U 0 9 6So S1 S2 2R 2R 2R 2R 参考电压 R R R o+UR B 由数个相同的电路环节构成，每个电路环节有 两个电阻和一个模拟开关。 431 章目录上一页下一页返回退出

章目录 上一页 下一页 返回 退出 23.1.1 倒T 形电阻网络D/A转换器 参考电压 1.电路 模 拟 开 关 UO RF A D +UR S0 S2 S3 S1 2R + + 0 2R R R 2R 2R R IR IO 1 B C 1 2R IO 2 + 1 0 1 0 1 0 - (L SB ) 4/31 d0 d1 d2 d3 (MSB) 由数个相同的电路环节构成，每个电路环节有 两个电阻和一个模拟开关

23.1.1倒T形电阻网络D/A转换器 R 1.电路 ①SB)Ido d3(MSB) 102 U 0 0 9 So S2 2R 72R 2R 2R 参考电压 R R R -o+UR A B D 各位的数码分别控制相应位的模拟开关，数码为1 时，开关接运放反相输入端；为0时接“地”。 5/31 章目录上一页下一页返回退出

章目录 上一页 下一页 返回 退出 23.1.1 倒T 形电阻网络D/A转换器 参考电压 各位的数码分别控制相应位的模拟开关，数码为1 1.电路 模 拟 开 关 UO RF A D +UR S0 S2 S3 S1 2R + + 0 2R R R 2R 2R R IR IO 1 B C 1 2R IO 2 + 1 0 1 0 1 0 - (L SB ) 时，开关接运放反相输入端；为 0 时接“地” 。 5/31 d0 d1 d2 d3 (MSB)

R 2转换原理 ①SB)1do d1Id2↓d3(MSB) 102 U 0 S2 2R 2R 12R 2R 2R I R R R 0+UR 2 B 从基准电压U输出的总电流固定不变 2 R 2 631 章目录上一页下一页返回 退出

章目录 上一页 下一页 返回 退出 从基准电压UR输出的总电流固定不变 I □ UR I 1 I 1 2 2 2 3 I 1 I 2 I 1 I 3 R 2 I 1 I 2.转换原理 UO RF A D +UR S1 S0 S2 S3 + + 0 2R R 2R R 2R 2R R IR IO 1 B C 1 2R d0 d1 d2 IO 2 + 1 0 1 0 1 0 - (L SB ) R 0 1 R 2 6/31 d3 (MSB)

流入运算放大器的总电流 01 1321 101 2R 4R 8R 16R Ur 8d3 4d 2d d) 16R 运算放大器输出的模拟电压 若输入n位二进制数 U 1o1R U (8d 2R2 4d d U UR 21 22 2R n d2 若R=R d 2 U 2n 1 d 2 2 od 1 2 20 731 章目 下一页返回退出

章目录 上一页 下一页 返回 退出 O 1 3 2 1 0 I UR d UR d UR d UR d 3 2 1 0 16R (8d 4d 2d d) 2R 4R 8R 16R □ UR 3 2 1 0 R F 2 4R U R (8d 4d d d) 2 UO IO1RF IO1 I3 I2 I1 I0 运算放大器输出的模拟电压 流入运算放大器的总电流 0 R F O (d U R 2 nR U 2 n 2 . d 2 0 ) n 2 2 n 1 d n 1 若输入 n 位二进制数 U UR (d 2 n 2 . d 2 0 ) 2 n 1 d 若RF=R O n 1 n 2 0 2 n 7/31

23.1.2D/A转换器的主要技术指标 1.分辨率 指最小输出电压和最大输出电压之比。 如：10位D/A转换器 1 1 0.001 的分辨率为 21011023 有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。 2.线性度 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.输出电压（电流）的建立时间 从输入数字信号起，到输出电压或电流到达稳定值所需时间。 通常D/A转换器的建立时间不大于1 8/31 章目录上一页下一页返回退出

章目录 上一页 下一页 返回 退出 通常D/A转换器的建立时间不大于1 s。 8/31 23.1.2 D/A转换器的主要技术指标 1.分辨率 指最小输出电压和最大输出电压之比。 如:10位D/A转换器 的分辨率为 1 1 0.001 2 10 1 1023 有时也用输入数字量的有效位数来表示分辨率。 2.线性度 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.输出电压( 电流 )的建立时间 从输入数字信号起,到输出电压或电流到达稳定值所需时间

D A C 0832 DAC0832是8位的D/A转换器，即在对其输入 8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。 931 章目录上一页下一页返回退出

9/31 章目录 上一页 下一页 返回 退出 DAC0832是 8 位的D/A转换器,即在对其输入 8 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。 D A C 0832

(1)内部简化电路框图 Ucc D 8位 UREF 8位 8位 锨 DAC 〉 DA 寄存器 寄存器 转换器 t2 Do RE ILE AGND cs DGND WR 2 XFER DAC0832简化电路框图 10/31 章目录上一页下一页返回退出

章目录 上一页 下一页 返回 退出 (1)内部简化电路框图 8 位 输入 寄存器 8 位 D A C 寄存器 RF I out2 A G N D UC C UR E F Iout1 D G N D & ILE CS WR1 WR2 XFER DAC 0832 简化电路框图 8 位 D /A 转换器 . . . D0 . D.7 ≥ 1 10/31 ≥ 1