1、Digital F第13章 數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)換Analog to Digital, Digital to Analog conversion (A/D, D/A conversion)孫衛(wèi)強(qiáng)Digital F內(nèi)容提要o 概述o D/A轉(zhuǎn)換（DAC）o A/D轉(zhuǎn)換（ADC）Digital FDAC舉例(CD播放器)Digital FADC舉例(空調(diào)溫度控制)Digital FD/A轉(zhuǎn)換器o 將數(shù)據(jù)量轉(zhuǎn)化為模擬量n 數(shù)字量:0101010，模擬量:電壓，電流等n 數(shù)字聲音的播放，是將數(shù)字化的聲音文件通過(guò)模擬的通道（例如喇叭或者耳機(jī)）播放出來(lái)o 如何完成轉(zhuǎn)換n 假設(shè)數(shù)字量是Dn=dn-1dn-2d2d1

2、d0n 那么模擬量就是：Av=C(dn-12n-1+ dn-22n-2+d020)，其中C取決于轉(zhuǎn)換器的電路結(jié)構(gòu)Digital F運(yùn)算放大器(Operational Amplifier)A-+VoutVin1Vin2VoutA (Vin2 Vin1)開(kāi)環(huán)使用時(shí)可以做比較器。A-+VoutVin1Vin2RiRf閉環(huán)(Closed Loop)使用時(shí)，正相輸入端接地。由于負(fù)反饋的存在，反相輸入端電壓也接近于011foutinRVVR Digital F權(quán)電阻網(wǎng)絡(luò)(Weighted Resister Network) DAC0123Vout = -IfRf=-(I0+I1+I2+I3)Rf03123

3、210()2222fVVVVRRRRR 03123210()2222fRVVVVR 電阻值越大，權(quán)重越小。Digital FDAC舉例03123210()2222foutRVVVVVR 10fRK25RKDigital FDAC舉例Digital F倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DACDigital F倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DAC0001Digital F倒T形電阻網(wǎng)絡(luò)DACDigital FDAC的性能o 分辨率(Resolution)n 輸出離散電壓點(diǎn)的數(shù)量n 和DAC的輸入個(gè)數(shù)有關(guān)系o 精度(Accuracy)n 通常不超過(guò)LSB的1/2n 例如，對(duì)于8位的DAC，其精度是1/(28-1)/2=0.2%n 如果

4、最大輸出電壓是10V，那么該DAC的最大誤差是10 0.2%0.02VDigital F一個(gè)DAC集成電路DAC0808Digital FA/D轉(zhuǎn)換器o 將一個(gè)模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量n 例如數(shù)字聲音的采集，是將模擬的電流或者電壓轉(zhuǎn)化為數(shù)字化的01序列o A/D轉(zhuǎn)換的兩個(gè)步驟n 采樣n 量化Digital F模擬信號(hào)的采樣對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行一定間隔的采樣，得到一組模擬的電壓值Digital F對(duì)樣點(diǎn)進(jìn)行量化和編碼1V1/8V2/8V3/8V4/8V5/8V6/8V7/8V對(duì)縱軸進(jìn)行量化電平劃分，落在區(qū)間中的樣點(diǎn)值即被量化為該區(qū)間的電平值。Digital F兩種量化方法區(qū)間的電平值標(biāo)定為該區(qū)間的最大值區(qū)間的電平值標(biāo)定為該區(qū)間的中間值Digital F對(duì)量化后的樣點(diǎn)進(jìn)行編碼Digital FFlash ADC閱讀例13-3Digital FStairstep-Ramp ADC反饋比較型AD轉(zhuǎn)換器閱讀圖13-18Digital FTracking ADC閱讀圖13-20Digital FSuccessive-Approximation ADC逐次漸進(jìn)型AD轉(zhuǎn)換器Digital F一個(gè)DAC集成電路 ADC0804Digital FA/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度o 轉(zhuǎn)換精度n 取決于量化等級(jí)的數(shù)量n 最終取決于二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)n 例如，最大輸入信號(hào)是5V，并且用1024個(gè)量化等